JP2009504846A - Catalyst and process for selective hydroconversion of normal paraffins to lighter products rich in normal paraffins - Google Patents
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Abstract
方法及び触媒は、イソパラフィンの形成を最小限にしながら、重ノルマルパラフィンをより軽いノルマルパラフィン生成物に水素化転化するのに好適である。該方法及び触媒は、蝋質潤滑留分、粗蝋又はフィッシャー・トロプシュ生成物のような重ノルマルパラフィンを含有する任意の原料に使用できる。ノルマルパラフィンリッチの生成物を重ノルマルパラフィンから選択的に形成することによって、ノルマルパラフィン分離及び精製プロセスの必要性を低減又は解消することができる。 The process and catalyst are suitable for hydroconverting heavy normal paraffins to lighter normal paraffin products while minimizing the formation of isoparaffins. The process and catalyst can be used for any feed containing heavy normal paraffins such as waxy lubricating fractions, crude wax or Fischer-Tropsch products. By selectively forming normal paraffin-rich products from heavy normal paraffins, the need for normal paraffin separation and purification processes can be reduced or eliminated.
Description
本出願は、2005年8月8日に出願された仮出願第60/706,513号の有益性を主張するものである。 This application claims the benefit of provisional application No. 60 / 706,513, filed Aug. 8, 2005.
本発明は、触媒、及びイソパラフィンの形成を最小限にしながら重ノルマルパラフィンをより軽いノルマルパラフィン生成物へ水素化添加するための方法に関する。 The present invention relates to a catalyst and a process for hydrogenating heavy normal paraffins to lighter normal paraffin products while minimizing the formation of isoparaffins.
ノルマルパラフィンの多いC5+液は、いくつかの用途に最適である。
・NORPAR(商標)等の溶媒
・エチレン製造の原料
・ジェット燃料及びジェット燃料配合成分
・ディーゼル燃料及びディーゼル燃料配合成分
・直鎖アルキルベンゼン(LAB)製造の原料−生分解性溶媒
・潤滑剤を製造するための異性化の原料
C 5+ liquids that are high in normal paraffin are optimal for some applications.
-Solvents such as NORPAR (trademark)-Raw materials for ethylene production-Jet fuel and jet fuel blending components-Diesel fuel and diesel fuel blending components-Raw materials for linear alkylbenzene (LAB) production-biodegradable solvents-Lubricants Isomerization raw material for
歴史的に、ノルマルパラフィンの多いC5+液は、石油のような混合物からノルマルパラフィンを選択的に抽出することによって調製されてきた。この処理は、比較的高価であり、原料におけるノルマルパラフィンの含有量に制限される。ノルマルパラフィンをフィッシャー・トロプシュ法で製造することもできる。しかし、フィッシャー・トロプシュ法は、上記用途に対する使用範囲外であり得る重生成物をも生成する。これらの重生成物が従来の酸性触媒による水素化分解によってより軽い生成物に転化されると、ノルマルパラフィンリッチの生成物ではなく、イソパラフィンリッチの生成物が得られることになる。 Historically, C 5+ liquids rich in normal paraffins have been prepared by selectively extracting normal paraffins from mixtures such as petroleum. This treatment is relatively expensive and is limited to the content of normal paraffin in the raw material. Normal paraffin can also be produced by the Fischer-Tropsch process. However, the Fischer-Tropsch process also produces heavy products that can be outside the range of use for the above applications. When these heavy products are converted to lighter products by hydrocracking with conventional acidic catalysts, isoparaffin-rich products are obtained rather than normal paraffin-rich products.
1985年4月17日に発行された英国特許第2,146,350A号には、フィッシャー・トロプシュ生成物を水素化分解装置に接続することによって、高ノルマルパラフィン含有量のディーゼル燃料を製造することが記載されている。しかし、この特許における高ノルマルパラフィン含有量は、恐らく、ディーゼル範囲で沸騰するフィッシャー・トロプシュ生成物に存在する直鎖状炭化水素化合物(ノルマルパラフィン、直鎖状オレフィン、脂肪酸及び一級直鎖状アルコール)による。これらの直鎖状化合物は、簡単に飽和され、ノルマルパラフィンに転化される。重い材料のディーゼル沸騰範囲の材料への有意な転化が存在したことは明らかではなく、その可能性も低い。 British Patent 2,146,350A, issued April 17, 1985, describes the production of high normal paraffin content diesel fuel by connecting the Fischer-Tropsch product to a hydrocracker. Is described. However, the high normal paraffin content in this patent is probably due to linear hydrocarbon compounds present in Fischer-Tropsch products boiling in the diesel range (normal paraffins, linear olefins, fatty acids and primary linear alcohols). by. These linear compounds are easily saturated and converted to normal paraffins. It was not clear that there was significant conversion of heavy materials to materials in the diesel boiling range, and that possibility is also low.
1998年9月15日に発行されたWittenbrinkらの米国特許第5,807,413号には、少なくとも80+重量%のn−パラフィンを有する軽密度分、例えばC5〜C15、好ましくはC7〜C14部分を分離することによってフィッシャー・トロプシュ生成蝋から製造されたディーゼルエンジン燃料が記載されている。この特許には、この生成物をフィッシャー・トロプシュ法から如何にして直接得ることができるかが記載されているが、如何にしてより重い生成物の水素化転化によってそれを得ることができるかは教示されていない。 Witttenblink et al., US Pat. No. 5,807,413, issued September 15, 1998, describes a light density component having at least 80 +% by weight of n-paraffins, such as C 5 to C 15 , preferably C 7. diesel engine fuel produced from a Fischer-Tropsch product wax by separating -C 14 moiety is described. This patent describes how this product can be obtained directly from the Fischer-Tropsch process, but how it can be obtained by hydroconversion of heavier products. Not taught.
重ノルマルパラフィンのより軽いノルマルパラフィンへの選択的分解が当該技術分野で開示された。例えば、G.E.Langlois、R.F.Sullivan及びClark J.Egan、「シリカ−アルミナ触媒上ニッケルによるパラフィンの水素化分解−硫化の役割(Hydrocracking of Paraffins with Nickel on Silica−Alumina Catalysts−the Role of Sulfiding)」、Symposium on The Chemical and Physical Nature of Catalysts Presented Before the Division of the Petroleum Chemistry、American Chemical Society、Atlantic City Meeting、1965年9月12〜17日(表1、B〜128頁)には、水素化分解中の異なる金属を用いたシリカアルミナによるn−デカン(n−C10)の転化が記載されている。硫化を伴わないニッケルは、低イソ/ノルマル比(0.08)のC4〜C7生成物を与えるが、この触媒の転化率(7.8%)は非常に低く、メタン収率(0.28重量%)は比較的高い。それに比べて、シリカアルミナ上硫化ニッケル触媒は、転化率(52.8)が高く、メタン収率(0.02重量%)が低いが、高イソ/ノルマル比(6.6)のC4〜C7生成物を与える。良好な活性、低イソ/ノルマル比の生成物及び低メタン生成量を併せもつ触媒は、記載されていない。 Selective degradation of heavy normal paraffins to lighter normal paraffins has been disclosed in the art. For example, G. E. Langlois, R.A. F. Sullivan and Clark J. et al. Egan, “Hydrocracking of Paraffins with Nickel on Silica-Alumina Catalysts-the Role of Cultivation”. Symposium on Titanium. The Division of the Petroleum Chemistry, American Chemical Society, Atlantic City Meeting, September 17-17, 1965 (Table 1, pages B-128) includes n-deformation with silica alumina using different metals during hydrogenolysis. Conversion of emissions (n-C 10) have been described. Nickel without sulfidation gives a low iso / normal ratio (0.08) C 4 -C 7 product, but the conversion of this catalyst (7.8%) is very low and the methane yield (0 .28 wt%) is relatively high. In contrast, the nickel sulfide catalyst on silica-alumina has a high conversion (52.8) and a low methane yield (0.02 wt%), but a high iso / normal ratio (6.6) C 4 ~ give the C 7 product. Catalysts that combine good activity, low iso / normal ratio products and low methane production are not described.
Jule A.Rabo、「ゼオライト化学作用及び触媒作用における原理の統一(Unifying Principles in Zeolite Chemistry and Catalysis)」、Zeolites:Science and Technology、編集:F.Ramoa Ribeiroら、NATO ACS Series第80巻、291〜316頁、1984年(295〜296頁)には、ヘキサンを分解するための酸性ヒドロキシルのないアルカリ中和ゼオライトの使用が記載されている。しかし、この参考文献には、水素化転化でなく分解が開示されており、著しい量のメタン(3.1重量%)及びオレフィンが生成される。 Jul A. Rabo, “Unifying Principles in Zeolitic Chemistry and Catalysis”, Zeolites: Science and Technology, edited by F. A. Ramoa Ribeiro et al., NATO ACS Series 80, 291-316, 1984 (295-296), describes the use of alkali neutralized zeolites without acidic hydroxyl to decompose hexane. However, this reference discloses cracking rather than hydroconversion and produces significant amounts of methane (3.1 wt%) and olefins.
Harry L.Coonradt及びWilliam E.Garwood、「水素化分解のメカニズム(The Mechanism of Hydrocracking)」I&EC Process Design and Development、第3巻第1号、1964年1月、38〜45頁には、ヘキサデカン(n−C16)、n−ヘプタン及びn−ドコサン(エイコサンとしても知られるn−C20)を水素化分解して、低量のメタンを生成するためのシリカアルミナ触媒上白金の使用が記載されている。著しい量のシクロパラフィンも生成され、生成物は異性化される(40頁、コラム1に記載)が、異性化の規模は把握されない。この触媒のための支持体の細孔特性は、記載されていないが、シクロパラフィン及びイソパラフィンの形成によって示されるように、恐らく微細孔質ではなかった。
Harry L. Coonradt and William E.M. Garwood, “The Mechanism of Hydrocracking”, I & EC Process Design and Development, Vol. 3, No. 1, January 1964, pp. 38-45, Hexadecane (n-C 16 ), n- The use of platinum on silica-alumina catalyst to hydrocrack heptane and n-docosan (n-C 20 , also known as eicosane) to produce low amounts of methane is described. Significant amounts of cycloparaffins are also produced and the product is isomerized (described on
B.S.Greensfelder、H.H.Voge及びG.M.Good、「純炭化水素の触媒及び熱分解(Catalytic and Thermal Cracking of Pure Hydrocarbons)」、Industrial and Engineering Chemistry、1949年11月、2573〜2584頁には、セタン(n−C16)の転化のための異なる触媒類の評価が記載されている。特に注目すべきは、活性化炭素は、熱反応より低収率のメタンを与えるが、依然として著しい量のメタン、並びに著しい量のエタン、プロパン及びブタンを生成することである。非常に小さい枝分れ(イソパラフィンの形成)が観察されることが注目された(2576頁、コラム2、第2パラグラフ)。しかし、他の分解の研究のように、著しい量のオレフィンが生成され、C4−ガスの生成が過剰であった。 B. S. Greensfelder, H.C. H. Voge and G.M. M.M. Good, "catalyst and the thermal decomposition of pure hydrocarbons (Catalytic and Thermal Cracking of Pure Hydrocarbons ) ", Industrial and Engineering Chemistry, 11 November 1949, the pages 2573-2584, for the conversion of cetane (n-C 16) Evaluation of different catalysts is described. Of particular note is that activated carbon gives lower yields of methane than thermal reactions, but still produces significant amounts of methane, as well as significant amounts of ethane, propane and butane. It was noted that very small branching (isoparaffin formation) was observed (page 2576, column 2, second paragraph). However, as studies of other degradation, generated a significant amount of olefins, C 4 - production of gas was over.
Hisatoshi Asaoka、「非水性溶媒におけるホウ珪酸合成及びn−エイコサン分解のためのその活性(Borosilicate synthesis in non−aqueous solvent and its activity for n− eicosane cracking)」、Journal of Molecular Catalysis、68(1991年)、301〜311頁には、結晶性微細孔質材料とは記載されておらず、非晶質であると思われるホウ珪酸(「ボロライト−7」)の調製が開示されている。n−C20のより軽い生成物への転化が示されているが、直鎖状とは記載されていない。触媒は、900°Fでn−C20の部分転化を達成し、第8族の金属を含んでいない。 Hisato Asaoka, “borosilicate synthesis in non-aqueous solvents and it's activity for n-eicosane cracking”, J. Pp. 301-311, the preparation of borosilicate (“borolite-7”), which is not described as crystalline microporous material and appears to be amorphous, is disclosed. conversion to lighter products n-C 20 is shown, not described as linear. The catalyst achieves n-C 20 partial conversion at 900 ° F. and is free of Group 8 metals.
Roberto Milliniら、「ホウ素含有分子篩の合成及び特徴付け(Synthesis and characterization of boron−containing molecular sieves)」、Topics in Catalysis、9、(1999年)、13〜34頁には、この主題の概要が示されている。16〜17頁には、100ppm未満のアルミニウムを含有したB−ZSMを製造するTaramassoらの研究の概要が示されている。20〜21頁には、100ppm未満のアルミニウムを含有したB−Betaを製造するTaramassoらの研究の概要が示されている。ホウ素分子篩の触媒活性の概要が32頁に示されている。微量のアルミニウムは、顕著な触媒活性を生成するのに十分であることが明確に証明されたときに、先の研究に見られた触媒活性における明らかな矛盾が克服されたことが指摘されている。例えば、B−ZSM−5における80〜580ppmのAlは、パラフィン分解、キシレン異性化、エチルベンゼン脱アルキル化及びシクロプロパン異性化における興味深い結果をもたらすのに十分であった。骨格ホウ素のみを含有するゼオライトは、同じ反応において活性でなかった。アルミニウムのないホウ素ゼオライトが活性であると主張されている反応は、オレフィン二重結合異性化、MTBEの分解、メタノールによるアニリンのアルキル化及びシクロヘキサノンの再編成として記述されている。重ノルマルパラフィンのより軽いノルマルパラフィンへの水素化転化は、記載されていなかった。 Roberto Millini et al., “Synthesis and characterization of boron-containing molecular sieves”, Topics in Catalysis, 9, (1999), 13-34. Has been. On pages 16-17, an overview of the work of Taramasso et al. Producing B-ZSM containing less than 100 ppm of aluminum is shown. On pages 20-21, an overview of the work of Taramasso et al. Producing B-Beta containing less than 100 ppm of aluminum is shown. A summary of the catalytic activity of the boron molecular sieve is given on page 32. It is pointed out that the apparent contradiction in catalytic activity seen in previous studies was overcome when trace amounts of aluminum were clearly demonstrated to be sufficient to produce significant catalytic activity. . For example, 80-580 ppm Al in B-ZSM-5 was sufficient to produce interesting results in paraffin cracking, xylene isomerization, ethylbenzene dealkylation and cyclopropane isomerization. Zeolite containing only framework boron was not active in the same reaction. The reactions alleged to be active for boron zeolites without aluminum are described as olefin double bond isomerization, MTBE decomposition, aniline alkylation with methanol and cyclohexanone reorganization. The hydroconversion of heavy normal paraffins to lighter normal paraffins was not described.
本発明によれば、5重量%を超えるC10+n−パラフィンを含有する炭化水素の原料を、
a.温度が600から800°F、
b.圧力が50から5000psig、
c.LHSVが0.5から5の条件下で、(1)少なくとも0.05重量%のホウ素及び1000重量ppm未満のアルミニウムを含有するホウ珪酸又はアルミノホウ珪酸分子篩、又はチタノ珪酸分子篩及び(2)第8族金属を含む触媒に接触させることによって、該原料を水素の存在下で転化して、前記原料中のC10+n−パラフィンより低分子量のn−パラフィンの生成物を製造するための方法が提供される。
According to the present invention, a hydrocarbon feed containing more than 5% by weight of C 10+ n-paraffins,
a. The temperature is 600 to 800 ° F,
b. Pressure is 50 to 5000 psig,
c. (1) a borosilicate or aluminoborosilicate molecular sieve containing at least 0.05% by weight boron and less than 1000 ppm by weight of aluminum, or a titanosilicate molecular sieve and (2) Provided is a process for producing a product of n-paraffin having a lower molecular weight than C 10+ n-paraffins in said feed by converting said feed in the presence of hydrogen by contacting with a catalyst comprising a group metal Is done.
本発明は、また、5重量%を超えるC10+n−パラフィンを含有する炭化水素の原料を、
a.温度が600から800°F、
b.圧力が50から5000psig、
c.LHSVが0.5から5、
d.原料中のn−パラフィンからより小さいn−パラフィンへの転化率が25%から99%
の条件下で、(1)少なくとも0.05重量%のホウ素及び1000重量ppm未満のアルミニウムを含有するホウ珪酸又はアルミノホウ珪酸分子篩、又はチタノ珪酸分子篩及び(2)第8族金属を含む触媒に接触させることによって、該原料を水素の存在下で転化して、原料中のC10+n−パラフィンより低分子量のn−パラフィン生成物を製造するための方法であって、原料中のn−パラフィンからより小さいn−パラフィンへ転化する選択率が、60%以上である方法を提供する。
The present invention also provides a hydrocarbon feed containing more than 5% by weight of C 10+ n-paraffins,
a. The temperature is 600 to 800 ° F,
b. Pressure is 50 to 5000 psig,
c. LHSV is 0.5 to 5,
d. Conversion rate from n-paraffin to smaller n-paraffin in raw material is 25% to 99%
In contact with a catalyst comprising (1) a borosilicate or aluminoborosilicate molecular sieve containing at least 0.05 wt% boron and less than 1000 ppm by weight of aluminum, or a titanosilicate molecular sieve and (2) a Group 8 metal. A process for producing an n-paraffin product having a lower molecular weight than C 10+ n-paraffin in the raw material by converting the raw material in the presence of hydrogen, from the n-paraffin in the raw material A method is provided wherein the selectivity to smaller n-paraffins is 60% or higher.
分子篩は、200重量ppm未満、例えば20重量ppm未満のアルミニウムを含有することができる。第8族金属をPt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os及びそれらの組合せからなる群から選択することができる。分子篩の例としては、ゼオライトのSSZ−13、SSZ−33、SSZ−46、SSZ−53、SSZ−55、SSZ−57、SSZ−58、SSZ−59、SSZ−60、SSZ−64、SSZ−70、ZSM−5、ZSM−11、TS−1、MTT(例えば、SSZ−32及びZSM−23等)及びH−Yが挙げられる。炭化水素原料は、それぞれ100ppm未満の硫黄及び窒素を含有することができる。 The molecular sieve can contain less than 200 ppm by weight of aluminum, for example less than 20 ppm by weight. The Group 8 metal can be selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os and combinations thereof. Examples of molecular sieves include zeolite SSZ-13, SSZ-33, SSZ-46, SSZ-53, SSZ-55, SSZ-57, SSZ-58, SSZ-59, SSZ-60, SSZ-64, SSZ- 70, ZSM-5, ZSM-11, TS-1, MTT (for example, SSZ-32 and ZSM-23) and H-Y. The hydrocarbon feedstock can each contain less than 100 ppm sulfur and nitrogen.
一実施形態において、触媒は、n−パラフィン含有炭化水素原料に接触する前に、硫黄にさらされている。 In one embodiment, the catalyst is exposed to sulfur prior to contacting the n-paraffin containing hydrocarbon feed.
定義
本明細書に用いられているように、以下の用語は、以下の意味を有する。
Definitions As used herein, the following terms have the following meanings.
水素化転化、水素化転化する:水素の存在下において大気圧を超える圧力で操業し、異性化を最小限とし、メタンを過剰形成させずに、C10+ノルマルパラフィンをより低分子量のn−パラフィンに転化する触媒法。以下に記載されている方法の主要特徴を参照されたい。水素処理及び水素化分解は、明確に異なる触媒法であるばかりでなく、水素の存在下において大気圧を超える圧力で機能する。水素化分解は、ノルマルパラフィン、著しい量のイソパラフィンを含むより軽い生成物に転化する。水素処理は、原料の著しい量をより軽い生成物に転化しないが、不純物を除去する。また、対照的に、熱分解は、枝分れを最小としながらノルマルパラフィンをより軽い生成物に変換するが、熱分解は、触媒を使用しない。熱分解は、典型的には、はるかに高い温度で操業し、より多くのメタンを形成し、オレフィンとノルマルパラフィンの混合物を製造する。 Hydroconversion, hydroconversion: operate at pressures above atmospheric pressure in the presence of hydrogen, minimize isomerization, and do not over form methane, C10 + normal paraffins with lower molecular weight n-paraffins Catalytic method to convert to See the main features of the method described below. Hydroprocessing and hydrocracking are not only distinct catalytic processes, but also function at pressures above atmospheric pressure in the presence of hydrogen. Hydrocracking converts to a lighter product containing normal paraffin, a significant amount of isoparaffin. Hydroprocessing does not convert a significant amount of raw material into a lighter product, but removes impurities. In contrast, pyrolysis converts normal paraffins to lighter products with minimal branching, but pyrolysis does not use a catalyst. Pyrolysis typically operates at much higher temperatures to form more methane and produce a mixture of olefins and normal paraffins.
以下の表に示されるように、n−パラフィン選択的水素化転化の現行の技術を他の分解法と区別することができる。
分解は、最も広い用語であり、炭化水素をより小さい成分に分解することによってその分子量を減少させるすべての方法及び反応を指す。熱分解及び触媒分解の2つの種類の方法は、添加水素を使用しない。水素化分解、水素添加分解及び現行のn−パラフィン選択的水素化転化の3つの種類の方法は、水素を使用する。 Decomposition is the broadest term and refers to all methods and reactions that reduce their molecular weight by decomposing hydrocarbons into smaller components. Two types of methods, pyrolysis and catalytic cracking, do not use added hydrogen. Three types of processes, hydrocracking, hydrocracking, and current n-paraffin selective hydroconversion, use hydrogen.
他の因子の間で、n−パラフィン選択的水素化転化は、水素を使用すること、及び著しい量(1重量%以上)の量のオレフィンが生成物中に存在しないことによって、典型的な熱及び触媒分解と区別される。触媒及び水素の使用も顕著な特徴である。 Among other factors, n-paraffin selective hydroconversion is a typical heat transfer by using hydrogen and the absence of significant amounts (greater than 1% by weight) of olefins in the product. And catalytic decomposition. The use of a catalyst and hydrogen is also a prominent feature.
n−パラフィン選択的水素化転化は、より低いイソ/ノルマル比を有するパラフィン様生成物の形成によって典型的な水素化分解と区別される。過去の研究では、より弱い酸性水素化分解支持体が使用される場合はイソ/ノルマル比が低下することが示されたが、これらの研究では、特に高転化レベルで、本発明において実証された低イソ/ノルマル比が示されていなかった。 n-paraffin selective hydroconversion is distinguished from typical hydrocracking by the formation of paraffin-like products with lower iso / normal ratios. Previous studies have shown that the iso / normal ratio decreases when weaker acid hydrocracking supports are used, but these studies have demonstrated in the present invention, especially at high conversion levels. A low iso / normal ratio was not indicated.
n−パラフィン選択的水素化転化は、メタン収率(1重量%未満)が高転化率におけるそれと比較した場合に低いことによって水素添加分と区別される。 n-paraffin selective hydroconversion is distinguished from hydrogenation by the low methane yield (less than 1 wt%) when compared to that at high conversion.
ppm値は、他に指定がなければ、重量で表される。 ppm values are expressed in weight unless otherwise specified.
イソパラフィン/ノルマルパラフィン比(イソ/ノルマル比)は、他に指定がなければ、重量比を指す。 Isoparaffin / normal paraffin ratio (iso / normal ratio) refers to the weight ratio, unless otherwise specified.
分子篩は、Donald W.BreckによるZeolite Molecular Sieves、Structure Chemistry and Use、John Wiley&Sons、4〜10頁、1974年に定義されている。それは、ゼオライト、アルミノリン酸塩(ALPO−11等)、シリコアルミノリン酸塩(SAPO−11、SM−3等)、チタノ珪酸(TS−1、TS−2、SSZ−46等)並びに他の材料を含む。 Molecular sieves are described in Donald W. Zoleite Molecular Sieves, Structure Chemistry and Use by Breck, John Wiley & Sons, 4-10, 1974. It includes zeolite, aluminophosphate (ALPO-11 etc.), silicoaluminophosphate (SAPO-11, SM-3 etc.), titanosilicate (TS-1, TS-2, SSZ-46 etc.) and other materials including.
ゼオライトは、四面体骨格位置にシリカを含有する分子篩と定義づけられる。例としては、シリカ(珪酸)のみ、シリカ−アルミナ(アルミノ珪酸)、シリカ−ホウ素(ホウ珪酸)及びシリカ−チタニア(チタノ珪酸)が挙げられるが、これらに限定されない。 Zeolites are defined as molecular sieves containing silica at tetrahedral framework positions. Examples include, but are not limited to, silica (silicic acid) only, silica-alumina (aluminosilicate), silica-boron (borosilicate) and silica-titania (titanosilicate).
弱酸性分子篩は、1000ppm未満、例えば200ppm未満又は20ppm未満のアルミニウムを含有するゼオライトであり、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os又はそれらの組合せと複合させると、n−パラフィン選択的水素化転化触媒を形成する。 Weakly acidic molecular sieves are zeolites containing less than 1000 ppm, such as less than 200 ppm or less than 20 ppm aluminum, and when combined with Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os or combinations thereof, n-paraffin selective hydrogenation A conversion catalyst is formed.
本発明に有用な触媒は、Si−Alゼオライトほど強くないが、すべての全Siゼオライトにおけるシラノール基より強い酸性度を有する。この種の触媒は、本明細書において、弱酸性を有するものと定義づけられる。 The catalysts useful in the present invention are not as strong as Si-Al zeolites, but have stronger acidity than silanol groups in all total Si zeolites. This type of catalyst is defined herein as having weak acidity.
「弱酸性」は、本明細書において、Cormaら、J.Am.Chem.Soc.第116巻、第1号、1994年、136〜142頁に概説されている手順に従って、固定された幾何学的形状の一連の関連構造(例えば、Si−O−Al、Si−O−Ga、Si−O−B、Si−O−Si)において酸素原子を架橋するためのフロンティア軌道エネルギーを計算することによって定義づけられる。フロンティア軌道エネルギーは、ELUMO及びEHOMOエネルギーから計算され、Cormaらの表IVに示されている。表IVには、Si−O−Siに対する値が記述されていないが、それは、表IVに記述された7.44の値を超えるものと個別に推定される。この表における主点は、酸強度が大きくなると(Si−O−BからSi−O−Al)、フロンティア軌道エネルギーの値が小さくなることである。 “Weakly acidic” is used herein to refer to Corma et al. Am. Chem. Soc. 116, No. 1, 1994, pages 136-142, following a set of related structures of fixed geometry (eg, Si—O—Al, Si—O—Ga, It is defined by calculating the frontier orbital energy for bridging oxygen atoms in (Si—O—B, Si—O—Si). Frontier orbital energy is calculated from E LUMO and E HOMO energies and is shown in Table IV of Corma et al. Table IV does not describe the value for Si-O-Si, but it is individually estimated to exceed the value of 7.44 described in Table IV. The main point in this table is that as the acid strength increases (Si—O—B to Si—O—Al), the value of the frontier orbital energy decreases.
電荷が均衡の系、例えば全シリカ系は、酸性度が非常に弱く、架橋シラノールは、7.44eVを超える高エネルギーを有する。強酸性Si−O−Al系は、7.13eVのより低いエネルギーを有する。 Charge balanced systems, such as all silica systems, are very weak in acidity, and cross-linked silanols have high energies in excess of 7.44 eV. The strongly acidic Si—O—Al system has a lower energy of 7.13 eV.
本発明に採用される触媒に有用な材料は、
・Si−O−Alに対するエネルギーより大きく、
・好ましくは、Si−O−Alに対するエネルギーより0.1eV大きく、
・より好ましくは、Si−O−Alに対するエネルギーより0.25eV 大きく、
・最も好ましくは、Si−O−Alに対するエネルギーより0.25eV 大きく、Si−O−Siに対するエネルギーより小さいフロンティア軌道エネルギーを有することになる。
Materials useful for the catalyst employed in the present invention are:
Greater than the energy for Si-O-Al,
Preferably, 0.1 eV greater than the energy for Si—O—Al,
-More preferably, it is 0.25 eV greater than the energy for Si-O-Al,
Most preferably, it will have a frontier orbital energy that is 0.25 eV greater than the energy for Si-O-Al and less than the energy for Si-O-Si.
固体の酸性度を測定又は計算するための多くの他の手順が何年かにわたって文献に現れてきた。これらは、異なる計算手順、気体吸着剤の使用、及び溶液中の染料の色の変化を含む。これらの技術は、他の用途、例えば触媒の製造の制御における用途を有していてもよいが、それらを上記の方法の代わりに用いるべきではない。 Many other procedures for measuring or calculating solid acidity have appeared in the literature for several years. These include different calculation procedures, the use of gas adsorbents, and changes in the color of the dye in solution. These techniques may have other uses, such as in the control of catalyst production, but they should not be used in place of the methods described above.
n−パラフィン選択的水素化転化触媒は、実施例1に定められている条件及び800°F未満、例えば700°F未満又は600°F未満の温度で80%のn−C16を転化して、0.75未満、例えば0.2未満、0.05未満又は0.01未満のイソ/ノルマル比を有するC6生成物を与える触媒である。詳細は、表3及び実施例1に示されている。 An n-paraffin selective hydroconversion catalyst converts 80% of n-C 16 at the conditions set forth in Example 1 and at temperatures below 800 ° F., eg, below 700 ° F. or below 600 ° F. , less than 0.75, such as less than 0.2, a catalyst to give the C 6 products having iso / normal ratio, or less than 0.01 less than 0.05. Details are shown in Table 3 and Example 1.
分子篩の細孔寸法及び次元数。分子篩は、規則的な通路(細孔)を有する結晶性材料である。構造のいくつかの単位セルに対して調べると、細孔は、繰返し結晶構造における同一の単位に基づいて軸を形成する。細孔の全体的な路は、単位セル内において細孔軸に沿っているが、細孔は、軸から分岐していてもよく、(ケージを形成するように)寸法が拡大しても、或いは狭くなってもよい。細孔の軸は、結晶の軸の1つとしばしば平行である。細孔に沿う最も狭い位置は、細孔口である。細孔寸法は、細孔口の寸法を指す。細孔寸法は、細孔口の周囲を形成する四面体の数を数えることによって計算される。その細孔口に10個の四面体位置を有する細孔は、通常10環細孔と呼ばれる。この用途における触媒作用に関連する細孔は、8環以上の細孔寸法を有する。分子篩は、結晶構造に対して軸が同一の配向で1種類のみの関連孔を有する場合は、一次元と呼ばれる。分子篩は、異なる構造の孔を有していてもよく、或いは同じ構造を有するが、結晶に関連する2つ以上の軸で配向していてもよい。これらの場合、分子篩の次元数は、構造が同じで、軸が異なる関連孔の数を異なる形状の関連孔の数と合算することによって求められる。 The pore size and number of dimensions of the molecular sieve. A molecular sieve is a crystalline material with regular passages (pores). When examined against several unit cells of the structure, the pores form an axis based on the same units in the repetitive crystal structure. The overall path of the pores is along the pore axis in the unit cell, but the pores may be branched from the axis, even if the dimensions are expanded (to form a cage) Alternatively, it may be narrowed. The axis of the pore is often parallel to one of the crystal axes. The narrowest position along the pore is the pore opening. The pore size refers to the size of the pore opening. The pore size is calculated by counting the number of tetrahedrons that form the periphery of the pore mouth. A pore having ten tetrahedral positions at its pore mouth is usually called a ten-ring pore. The pores associated with catalysis in this application have a pore size of 8 or more rings. A molecular sieve is called one-dimensional when it has only one type of associated pore with the same orientation of the axis relative to the crystal structure. The molecular sieve may have differently structured pores or may have the same structure but be oriented with more than one axis associated with the crystal. In these cases, the number of dimensions of the molecular sieve is determined by adding the number of related holes with the same structure and different axes with the number of related holes of different shapes.
細孔寸法及び次元数を求める手順は、以下の通りである。表6は、第1の参考であり、これらの特性は、篩構造と標示された行に記載されている。PtB/ZSM−5は、それが10環孔のみを有する三次元分子篩であることを意味する3D10Rとして記述されている。Pt/B−SSZ−33は、それが10及び12環孔を有する三次元分子篩であることを意味する12/10R3Dとして記述されている。構造が表6に記述されていない場合は、以下の参考文献:Atlas of Zeolite Structure Types、Ch.Baerlocher、W.M.Meier及びD.H.Olson、第5改訂版、2001年が参照される。異なる分子篩の細孔寸法及び次元数が、Channelsに記載されている。これは、この参考文献の12〜15頁の表3にまとめられている。各細孔の異なる孔の数が記述され、次元数は、星印の数を合算することによって求められる。細孔寸法は、太字で示されている。例えば、ZSM−57(MFS構造)は、[100] 10 5.1×5.4*←→[010]83.3×4.8*として記述される。次元数は、星印の数の合計で、2である。10環と8環の2種類の細孔が存在する。[100]及び[010]の数字は、結晶軸に対するこれらの細孔軸の配向を指す。 The procedure for obtaining the pore size and the number of dimensions is as follows. Table 6 is a first reference, and these properties are listed in the row labeled as sieve structure. PtB / ZSM-5 is described as 3D10R meaning that it is a three-dimensional molecular sieve with only 10 ring holes. Pt / B-SSZ-33 is described as 12 / 10R3D which means it is a three-dimensional molecular sieve with 10 and 12 ring holes. If the structure is not described in Table 6, the following reference: Atlas of Zeolite Structure Types, Ch. Baerlocher, W.M. M.M. Meier and D.M. H. Reference is made to Olson, 5th revised edition, 2001. The pore size and dimensionality of different molecular sieves are described in Channels. This is summarized in Table 3 on pages 12-15 of this reference. The number of different pores for each pore is described, and the number of dimensions is determined by adding the number of stars. Pore dimensions are shown in bold. For example, ZSM-57 (MFS structure) is described as [100] 10 5.1 × 5.4 * ← → [010] 83.3 × 4.8 * . The number of dimensions is 2, which is the total number of stars. There are two types of pores, 10 rings and 8 rings. The numbers [100] and [010] refer to the orientation of these pore axes relative to the crystal axis.
構造が表6にもAtlas of Zeolite Structure Typesにも記述されていない場合は、結晶構造を求め、上記一般的分析を用いて、細孔寸法及び次元数を求める。 If the structure is not described in Table 6 or Atlas of Zeolite Structure Types, the crystal structure is determined, and the pore size and the number of dimensions are determined using the above general analysis.
微細孔質分子篩は、20環以下の孔口を有するものとして定義づけられる。 A microporous molecular sieve is defined as having 20 or fewer holes.
第8族及び周期律表は、CRC Handbook of Chemistry and Physics、第49版の内裏表紙に定義されている。第8族は、Fe、Co及びNiを先頭とする列の元素を指す。 Group 8 and the periodic table are defined in the inner and front covers of CRC Handbook of Chemistry and Physics, 49th edition. Group 8 refers to elements in a row starting with Fe, Co, and Ni.
粗蝋は、潤滑油製造からの副産物である。石油、又はフィッシャー・トロプシュ法のような合成源からの蝋様600°F+炭化水素材料を従来の方法によって溶媒で脱蝋して、脱蝋潤滑基油及び蝋様粗蝋副産物を形成する。 Crude wax is a by-product from lubricating oil production. A waxy 600 ° F. + hydrocarbon material from a synthetic source such as petroleum or Fischer-Tropsch process is dewaxed with a solvent by conventional methods to form a dewaxed lubricating base oil and a waxy crude wax byproduct.
炭化水素原料、材料又は生成物:H、C及び場合によってS、N、O及び他の原子を含む純粋な化合物又は化合物の混合物。例としては、粗原料、合成粗原料、中間流、ガソリン、ジェット燃料、ディーゼル燃料、潤滑基油のような石油生成物、メタノール及びエタノール等のアルコールが挙げられる。 Hydrocarbon feedstock, material or product: a pure compound or mixture of compounds containing H, C and optionally S, N, O and other atoms. Examples include crude feeds, synthetic crude feeds, intermediate streams, gasoline, jet fuel, diesel fuel, petroleum products such as lubricating base oils, and alcohols such as methanol and ethanol.
炭化水素資産:炭化水素生成物を製造するのに使用される、H、C及び場合によってS、N、O及び他の元素を含む材料。資産の例は、天然ガス、メタン、石炭、石油、タールサンド、油シェール、シェール油、プラスチック廃棄物、タイヤ廃棄物、都市廃棄物、これらの誘導体及び混合物である。 Hydrocarbon assets: Materials containing H, C and optionally S, N, O and other elements used to produce hydrocarbon products. Examples of assets are natural gas, methane, coal, petroleum, tar sand, oil shale, shale oil, plastic waste, tire waste, municipal waste, derivatives and mixtures thereof.
フィッシャー・トロプシュ法:これは、2002年5月21日に発行されたO’Rearの米国特許第6,392,108号に記載されている。それは、合成ガスを炭化水素生成物に転化する方法である。 Fischer-Tropsch method: This is described in US Patent No. 6,392,108 issued May 21, 2002 to O'Rear. It is a process for converting synthesis gas to a hydrocarbon product.
シンガス(又は合成ガス):一酸化炭素(CO)及び水素、並びに場合によって水及び二酸化炭素等の他の成分を含有する気体混合物。硫黄及び窒素並びに他のヘテロ原子不純物は、フィッシャー・トロプシュ法下流を汚染することがあるため望ましくない。これらの不純物を従来の技術によって除去することができる。 Syngas (or synthesis gas): A gas mixture containing carbon monoxide (CO) and hydrogen, and optionally other components such as water and carbon dioxide. Sulfur and nitrogen and other heteroatomic impurities are undesirable because they can contaminate downstream of the Fischer-Tropsch process. These impurities can be removed by conventional techniques.
シンガス生成器:(シンガスの生成は、参照により本明細書に組み込まれている、2006年1月31日に発行されたO’Rearらの米国特許第6,992,114号に記載されている)。これは、炭化水素資産から合成ガスを生成するための方法又は手順である。シンガス生成器は、原料としてメタン又は天然ガスを使用する軽炭化水素改質装置、又は重炭化水素改質装置であり得る。改質は、蒸気改質、部分酸化、乾燥改質、直列改質、対流改質及びオートサーマル改質のような様々な技術を含む。いずれも、メタン及び酸化剤(蒸気、酸素、二酸化炭素、空気、濃縮空気又は組合せ)からのシンガスの製造を共通して有する。ガス生成物は、典型的には、シンガスに加えて、いくらかの二酸化炭素及び蒸気を含有する。直列改質、対流改質及びオートサーマル改質は、反応熱の利用を改善するために、2つ以上のシンガス形性反応を採用する。C1〜C3アルカンから合成ガスを製造するための方法は、当該技術分野で良く知られている。蒸気改質は、典型的には、約1300°F(705℃)から約1675°F(913℃)の温度及び約10psia(0.7バール)から約500psia(34バール)の圧力にて好ましくは改質触媒の存在下でC1〜C3アルカンを蒸気に接触させることによって行われる。使用できる好適な改質触媒としては、例えば、ニッケル、パラジウム及びニッケル−パラジウム合金等が挙げられる。シンガスを製造するためのシステムにかかわらず、C1〜C3アルカン原料に含有されるあらゆる硫黄化合物、例えば硫化水素及びメルカプタンを除去することが望ましい。酸化亜鉛床又は他のわずかに塩基性の充填材料を含有する充填床硫黄スクラバーにC1〜C3アルカンガスを通すことによってこれに影響することができる。C1〜C3アルカンの量が合成ガス装置の能力を超える場合は、余剰のC1〜C3アルカンを利用して、施設全体にエネルギーを提供することができる。例えば、C1〜C3アルカンを蒸気ボイラーで燃焼させて、熱分解工程に使用される蒸気を提供することができる。 Syngas generator: (Syngas generation is described in U.S. Pat. No. 6,992,114 issued January 31, 2006, which is incorporated herein by reference. ). This is a method or procedure for producing syngas from hydrocarbon assets. The syngas generator can be a light hydrocarbon reformer or heavy hydrocarbon reformer that uses methane or natural gas as a feedstock. The reforming includes various techniques such as steam reforming, partial oxidation, dry reforming, series reforming, convective reforming and autothermal reforming. Both have in common the production of syngas from methane and oxidants (steam, oxygen, carbon dioxide, air, concentrated air or combinations). The gas product typically contains some carbon dioxide and steam in addition to the syngas. Series reforming, convective reforming and autothermal reforming employ two or more syngas type reactions to improve the utilization of heat of reaction. Methods for producing synthesis gas from C 1 -C 3 alkanes are well known in the art. Steam reforming is typically preferred at temperatures from about 1300 ° F. (705 ° C.) to about 1675 ° F. (913 ° C.) and pressures from about 10 psia (0.7 bar) to about 500 psia (34 bar). It is done by a C 1 -C 3 alkane in the presence of a reforming catalyst into contact with the steam. Suitable reforming catalysts that can be used include, for example, nickel, palladium, nickel-palladium alloys, and the like. Regardless system for producing syngas, any sulfur compounds contained in the C 1 -C 3 alkane feedstock, for example, be removed hydrogen sulfide and mercaptans desirable. It can influence this by passing the C 1 -C 3 alkane gas to the packed bed sulfur scrubber containing zinc oxide bed or other slightly basic packing material. If the amount of C 1 -C 3 alkane exceeds the capacity of the synthesis gas apparatus, the surplus C 1 -C 3 alkane can be utilized to provide energy to the entire facility. For example, C 1 -C 3 alkanes can be burned in a steam boiler to provide steam used in the pyrolysis process.
重炭化水素改質装置において、該方法は、石炭、残油のような重油原料、又はそれらの組合せをシンガスに転化することを含む。シンガス生成器の反応域の温度は、約1800°F〜3000°Fであり、圧力は、約1から250大気圧である。酸化剤における遊離酸素の原料における炭素に対する原子比(O/C、原子/原子)は、約0.6から1.5、好ましくは約0.80から1.3である。遊離酸素含有ガス又は酸化剤は、空気、酸素リッチの空気、即ち21モル%超から95モル%までのO2、又は実質的に純粋な酸、即ち95モル%を超えるO2であってもよい。部分酸化ガス生成器を出る排出ガス流は、一般には、原料ガス流の量及び組成に応じて、H2:8.0から60.0;CO:8.0から70.0; CO2:1.0から50.0、H2O:2.0から75.0、CH4:0.0から30.0、H2S:0.1から2.0、COS:0.05から1.0、N2:0.0から80.0、Ar:0.0から2.0のモル%の組成を有する。排出ガス流に混入した微粒子物質は、一般には、約0.5から30重量%以上、特に約1から10重量%の微粒子炭素(ガス生成器への原料中の炭素の基本重量)を含み得る。飛散灰微粒子物質が、微粒子炭素及び溶融スラグとともに存在し得る。1995年6月13日に発行されたChildらの米国特許第5,423,894号に記載されているような従来のガス洗浄及び/又は精製工程を採用することができる。 In a heavy hydrocarbon reformer, the method includes converting coal, a heavy oil feedstock such as residual oil, or a combination thereof to syngas. The temperature in the reaction zone of the syngas generator is about 1800 ° F. to 3000 ° F. and the pressure is about 1 to 250 atmospheres. The atomic ratio of free oxygen in the oxidizer to carbon in the raw material (O / C, atoms / atom) is about 0.6 to 1.5, preferably about 0.80 to 1.3. The free oxygen-containing gas or oxidant may be air, oxygen-rich air, ie greater than 21 mol% to 95 mol% O 2 , or a substantially pure acid, ie greater than 95 mol% O 2. Good. The exhaust gas stream exiting the partial oxidizer is generally H 2 : 8.0 to 60.0; CO: 8.0 to 70.0; CO 2 : depending on the amount and composition of the feed gas stream. 1.0 to 50.0, H 2 O: 2.0 to 75.0, CH 4 : 0.0 to 30.0, H 2 S: 0.1 to 2.0, COS: 0.05 to 1 0.0, N 2 : 0.0 to 80.0, Ar: 0.0 to 2.0 mol% composition. Particulate matter entrained in the exhaust gas stream may generally contain about 0.5 to 30% by weight or more, especially about 1 to 10% by weight of particulate carbon (basic weight of carbon in the feed to the gas generator). . Fly ash particulate material may be present with particulate carbon and molten slag. Conventional gas scrubbing and / or purification steps can be employed as described in US Pat. No. 5,423,894 issued to Child et al., June 13, 1995.
地下炭化水素資産を直接転化することによってシンガスを生成することもできる。2004年3月2日に発行されたKaranikasらの米国特許第6,698,515号には、地下(又は本来の場所の)炭化水素資産を転化するための方の例が記載されている。 Syngas can also be produced by direct conversion of underground hydrocarbon assets. Karanika et al., US Pat. No. 6,698,515, issued March 2, 2004, describes an example for converting underground (or in situ) hydrocarbon assets.
蝋サンプルにおけるノルマルパラフィンの測定
蝋含有サンプルにおけるノルマルパラフィンの測定は、0.1重量%の検出限界で、個々のC7からC110n−パラフィンの含有量を測定できる方法を用いることが必要である。用いられる好ましい方法は、以下の通りである。
Measurement of normal paraffins in the measurement wax-containing samples of normal paraffins in the wax sample, the detection limit of 0.1 wt%, is necessary to use a method in which the individual C 7 to measure the content of C 110 n-paraffins is there. The preferred method used is as follows.
蝋におけるノルマルパラフィンの定量分析は、ガスクロマトグラフィー(GC)によって測定される。GC(毛管分割/非分割導入口及び炎イオン化検出器が装備されたAgilent6890又は5890)には、炭化水素に対して高感応性の炎イオン化検出器が装備されている。該方法には、沸点により炭化水素混合物を分離するのに日常的に使用されるメチルシリコーン毛管カラムが使用された。カラムは、Supelcoによって供給されたメチルシリコーン100%、長さ30メートル、内径0.25mm、膜厚0.1ミクロンの融解石英であった。ヘリウムがキャリヤガス(2ml/分)であり、水素及び空気が炎の燃料として使用される。 Quantitative analysis of normal paraffin in wax is measured by gas chromatography (GC). The GC (Agilent 6890 or 5890 equipped with a capillary split / non-split inlet and a flame ionization detector) is equipped with a flame ionization detector that is highly sensitive to hydrocarbons. The process used a methylsilicone capillary column routinely used to separate hydrocarbon mixtures by boiling point. The column was fused silica with 100% methyl silicone, 30 meters long, 0.25 mm ID, 0.1 micron film thickness supplied by Supelco. Helium is the carrier gas (2 ml / min) and hydrogen and air are used as flame fuel.
蝋を溶融して、0.1gの均質サンプルを得る。サンプルをそのまま二硫化炭素に溶解させて、2重量%の溶液を得る。必要ならば、溶液を視覚的に透明で固形物がなくなるまで加熱し、次いでGCに注入する。以下の温度プログラムを用いて、メチルシリコーンカラムを加熱する。
・初期温度:150℃(C7〜C15炭化水素が存在する場合は、初期温度を50℃とした)
・勾配:毎分6℃
・最終温度:400℃
・最終ホールド:5分間、又はピークが溶出しなくなるまで
Melt the wax to obtain a 0.1 g homogeneous sample. The sample is directly dissolved in carbon disulfide to obtain a 2 wt% solution. If necessary, the solution is heated until visually clear and free of solids and then poured into the GC. Heat the methylsilicone column using the following temperature program.
Initial temperature: 150 ° C. (when C 7 to C 15 hydrocarbons are present, the initial temperature is 50 ° C.)
・ Gradient: 6 ℃ per minute
-Final temperature: 400 ° C
・ Final hold: 5 minutes or until peak no longer elutes
次いで、カラムは、非ノルマルパラフィンからノルマルパラフィンへと炭素数が多くなるにつれて効率的に分離する。既知の対照標準を同様にして分析して、特定のノルマルパラフィンピークの溶出時間を確定する。使用する標準は、(OklahomaのPetrolite Corporationから購入された)5重量%ポリワックス500ポリエチレンでスパイクされた、業者(Agilent又はSupelco)から購入されたASTM D2887n−パラフィン標準である。標準を注入に先立って溶融させる。対照標準の分析により集めた過去のデータも毛管カラムの分解効率を保証するものである。 The column then efficiently separates as the number of carbons increases from non-normal paraffin to normal paraffin. A known control is analyzed in the same manner to determine the elution time of a specific normal paraffin peak. The standard used is an ASTM D2887n-paraffin standard purchased from a vendor (Agilent or Supelco) spiked with 5 wt% polywax 500 polyethylene (purchased from Petrolite Corporation, Oklahoma). The standard is melted prior to injection. Historical data collected by control analysis also guarantees the resolution efficiency of the capillary column.
サンプルに存在する場合は、ノルマルパラフィンピークは、十分に分離され、サンプルに存在する他の種類の炭化水素と容易に識別可能である。ノルマルパラフィンの滞留時間外に溶出するそれらのピークは、非ノルマルパラフィンと呼ばれる。開始から終了までの基線ホールドを用いて全サンプルが積算される。N−パラフィンが、全領域からすくい取られ、谷から谷までにわたって積算される。検出されたすべてのピークが100%に正規化される。HP Chemstationをピーク識別及び結果の計算に使用した。 When present in the sample, the normal paraffin peak is well separated and easily distinguishable from other types of hydrocarbons present in the sample. Those peaks that elute outside the residence time of normal paraffins are called non-normal paraffins. All samples are integrated using baseline hold from start to end. N-paraffin is skimmed from the entire area and accumulated from valley to valley. All detected peaks are normalized to 100%. HP Chemstation was used for peak identification and calculation of results.
ゼオライト及び固体試薬におけるB、Al及びSiの測定:テフロン(登録商標)ビーカーにおけるHF温浸による材料の温浸に続くICP−OESによって元素分析を実施する。HF溶液におけるBの検出限界は、0.1ppbであり、Alの検出限界は、0.2ppbである。ICP−OES技術は、Willard、Merritt、Dean及びSettle;Instrumental Methods of Analysis、第7版に記載されている。これは、十分の材料(少なくとも1グラム)が溶解するという前提で、本来の材料におけるアルミニウムの約10ppmの検出限界と解釈される。好ましい方法は、少なくとも1グラムの材料を必要とする合成サンプルにおける成分を測定することである。しかし、小規模調査サンプルの場合のように、利用可能なサンプルサイズが1グラム未満である場合は、成分(シリカ試薬、ホウ素試薬、水等)における微量のアルミニウムを測定し、すべてが最終生成物に存在すると仮定して、サンプルにおける最大アルミニウム量を計算することができる。 Measurement of B, Al and Si in zeolites and solid reagents: Elemental analysis is performed by ICP-OES following digestion of the material by HF digestion in a Teflon beaker. The detection limit of B in the HF solution is 0.1 ppb, and the detection limit of Al is 0.2 ppb. ICP-OES technology is described in Willard, Merritt, Dean and Settle; Instrumental Methods of Analysis, 7th edition. This is interpreted as a detection limit of about 10 ppm of aluminum in the original material, assuming sufficient material (at least 1 gram) is dissolved. A preferred method is to measure the components in a synthetic sample that requires at least 1 gram of material. However, if the available sample size is less than 1 gram, as in the case of a small survey sample, measure traces of aluminum in the components (silica reagent, boron reagent, water, etc.) and all are end products The maximum amount of aluminum in the sample can be calculated.
この研究では、この試験に使用された試薬のアルミニウム含有量は以下の通りであった。
テトラエチルオルト珪酸(TEOS) 検出されず
Cab−O−Sil 18ppm
脱イオン水 検出されず
NH4NO3 検出されず
Na2B4O7 実施例に記載
In this study, the aluminum content of the reagents used in this study was as follows:
Tetraethylorthosilicate (TEOS) Not detected Cab-O-Sil 18ppm
Deionized water not detected NH 4 NO 3 not detected Na 2 B 4 O 7 described in the examples
アルミニウムの意図的添加を伴わないこの研究において製造された弱酸性分子篩のアルミニウム含有量は、20ppm未満である。 The aluminum content of weakly acidic molecular sieves produced in this study without intentional addition of aluminum is less than 20 ppm.
原料における硫黄及び窒素の測定:
流動点が50℃未満のサンプルについては、サンプルにおける窒素含有量を以下の手順によって測定する。溶媒を使用して、0.2〜2.0g部のサンプルを希釈する。10マイクロリットルの希釈サンプルをキャリヤガス流に存在する石英ボートに注入する。ボートは、燃焼炉内に徐々に移され、希釈サンプルが蒸発する。揮発したサンプルガスは、高温炉中で酸素と混合し、燃焼し、他のガスの中でもとりわけ一酸化窒素(NO)を生成する。ガスは、乾燥され、検出セルに送り込まれ、オゾンと混合される。オゾンは、NOと反応し、プロセスにおいて化学発光する。光を検出し、電圧に変換し、サンプル毎のピーク面積を得る。標準を利用して面積を濃度に関連づける。窒素ppmとして結果を報告する。詳細な試験方法をASTM D4629に見いだすことができる。
Measurement of sulfur and nitrogen in raw materials:
For samples with a pour point less than 50 ° C., the nitrogen content in the sample is measured by the following procedure. Dilute 0.2-2.0 g parts of sample using solvent. Ten microliters of diluted sample is injected into the quartz boat present in the carrier gas stream. The boat is gradually transferred into the combustion furnace and the diluted sample evaporates. The volatilized sample gas mixes with oxygen in a high temperature furnace and burns, producing nitric oxide (NO), among other gases. The gas is dried, sent to the detection cell, and mixed with ozone. Ozone reacts with NO and chemiluminescents in the process. Light is detected and converted to voltage to obtain the peak area for each sample. A standard is used to relate area to concentration. Results are reported as nitrogen ppm. Detailed test methods can be found in ASTM D4629.
1000ppm未満の硫黄を含有し、50℃未満の流動点を有するサンプルについて、以下の手順によって硫黄含有量を測定する。約10マイクロリットルのサンプルを揮発させ、1000℃の温度で酸素と混合し、硫黄を酸化して二酸化硫黄SO2とする。サンプル燃焼中の水生成物を除去し、次にサンプル燃焼ガスをUV光に露光する。SO2は、UV光からエネルギーを吸収し、励起SO2 *に変換される。励起SO2 *から放射される蛍光は、安定状態のSO2に戻るときに、光電子増倍管によって検出され、結果信号が、サンプルに含有される硫黄の目安になる。詳細な試験方法をASTM D5453に見いだすことができる。1000ppmを超える硫黄を含有するサンプルについては、硫黄含有量は、XRFによって測定される。 For a sample containing less than 1000 ppm sulfur and having a pour point less than 50 ° C., the sulfur content is measured by the following procedure. About 10 microliters of sample is volatilized and mixed with oxygen at a temperature of 1000 ° C. to oxidize the sulfur to sulfur dioxide SO 2 . The water product during sample combustion is removed, and then the sample combustion gas is exposed to UV light. SO 2 absorbs energy from UV light and is converted to excited SO 2 * . The fluorescence emitted from the excited SO 2 * is detected by the photomultiplier tube when returning to the steady state SO 2 and the resulting signal is a measure of the sulfur contained in the sample. Detailed test methods can be found in ASTM D5453. For samples containing more than 1000 ppm sulfur, the sulfur content is measured by XRF.
流動点が50℃以上のサンプル、特にフィッシャー・トロプシュ法によるサンプルについては、ヘテロ原子含有量を測定するための好ましい方法が、2003年1月7日に発行されたMaleksadehの米国特許第6,503,956号に記載されている。 For samples with a pour point of 50 ° C. or higher, especially samples by the Fischer-Tropsch method, a preferred method for measuring heteroatom content is described in Maleksadeh US Pat. No. 6,503, issued Jan. 7, 2003. , 956.
重ノルマルパラフィンを水素化転化して、C5+ノルマルパラフィンを形成するのに使用できる触媒を発見した。該触媒の主たる特徴は、以下の通りである。
・場合によって硫黄にさらされた第8族金属(例えばPt)。
・強酸機能のない、好ましくは珪素とアルミニウムの組合せのない微細孔質弱酸性分子篩。微細孔質弱酸性分子篩をゼオライトのような珪質骨格で構成することができ、弱酸性分子篩は、ゼオライトであり、12環以下の細孔、例えば10環以下の孔を含有するのが好ましい。弱酸性分子篩は、強酸性を誘発しないが、水素化転化を促進するように作用する第2の酸化元素(シリカが最初である)を含有する。例えば、この第2の酸化元素は、ホウ素又はチタニウム、最も好ましいのはホウ素である。
・標準条件におけるn−C16の転化に対する規定の活性及び生成物選択性。
・n−パラフィン水素化転化を実施する前に触媒を硫黄にさらさせることが有利であり得る。この前接触を硫化水素又は軽硫黄含有化合物(例えば、硫化ジメチル及び二硫化ジメチル等)の使用によって行うことができる。或いは、1ppmを超える硫黄、例えば10ppmを超える硫黄を含有する原料をn−パラフィン水素化転化の前に触媒で処理することができる。次いで、硫化触媒を使用して、n−パラフィンを含有する低硫黄原料を水素化転化することができる。
・また、n−C16を原料として使用する単純な試験を実施することによって、本発明に有用な触媒を識別できることを見いだした。0.5gの触媒を内径1/4インチの管状反応器に配置することによって、少なくとも1つの分子篩及び少なくとも1つの第8族金属を含む触媒を試験する。触媒が800°F以下の温度で、1200psigの圧力で、160ml/分の流量の水素の存在下で、1ml/時間のn−ヘキサデカン供給量でn−ヘキサデカンの少なくとも80%を転化し、2)0.75未満のイソ/ノルマル重量比を有するC6炭化水素を含む生成物を生成する場合は、触媒は、試験に合格し、本発明に有用であると見なされる。
We have discovered catalysts that can be used to hydroconvert heavy normal paraffins to form C 5 + normal paraffins. The main features of the catalyst are as follows.
A Group 8 metal (eg Pt) optionally exposed to sulfur.
-A microporous weakly acidic molecular sieve without a strong acid function, preferably without a combination of silicon and aluminum. The microporous weakly acidic molecular sieve can be composed of a siliceous skeleton such as zeolite, and the weakly acidic molecular sieve is preferably zeolite and contains 12 or fewer rings, for example, 10 or fewer rings. Weakly acidic molecular sieves contain a second oxidizing element (silica first) that does not induce strong acidity, but acts to promote hydroconversion. For example, the second oxide element is boron or titanium, most preferably boron.
• Defined activity and product selectivity for the conversion of n-C 16 at standard conditions.
It may be advantageous to expose the catalyst to sulfur before carrying out the n-paraffin hydroconversion. This pre-contact can be effected by the use of hydrogen sulfide or light sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfide and dimethyl disulfide. Alternatively, feedstocks containing greater than 1 ppm sulfur, such as greater than 10 ppm sulfur, can be treated with a catalyst prior to n-paraffin hydroconversion. A low sulfur feed containing n-paraffins can then be hydroconverted using a sulfurization catalyst.
It was also found that a catalyst useful in the present invention can be identified by performing a simple test using n-C 16 as a raw material. A catalyst comprising at least one molecular sieve and at least one Group 8 metal is tested by placing 0.5 g of the catalyst in a 1/4 inch inner diameter tubular reactor. The catalyst converts at least 80% of n-hexadecane at a pressure of 1200 psig, in the presence of hydrogen at a flow rate of 160 ml / min, with an n-hexadecane feed rate of 1 ml / hour, at a temperature below 800 ° F. 2) The catalyst passes the test and is considered useful for the present invention if it produces a product comprising C 6 hydrocarbons having an iso / normal weight ratio of less than 0.75.
n−パラフィン選択的水素化転化法の特徴としては、以下の特徴が挙げられる。
・5重量%を超えるC10+ノルマルパラフィン、好ましくは50重量%を超えるC10+ノルマルパラフィン、最も好ましくは80重量%を超えるC10+ノルマルパラフィンを含有する原料。原料の好適な供給源は、石油生成物及び合成粗原料から導かれる。粗蝋及びフィッシャー・トロプシュ生成物は、好ましい原料である。
・原料は、低量の硫黄及び窒素を含有し得る(以下の好ましい特性の表参照)。
・原料は、低量の酸素、具体的には1重量%未満、例えば1000重量ppm未満又は100重量ppm未満の酸素を含有し得る。
・原料を水素化転化に先立って水素化処理によって精製することができる。
・圧力は、50から5000psig、例えば100から2000psig、又は250から1000psigである。
・LSHVは、好ましくは0.5から5、例えば1から2LHSVである。
・温度は、600から850°F、例えば700から800°F又は725から775°Fである。
・該方法が連続的に実施される場合は、原料における重パラフィンの通過毎の転化率は、25から99%、例えば50から80%又は60から75%である。
・C5+ノルマルパラフィン生成物は、任意の非転化原料から例えば蒸留によって分離される。
・触媒を水素化転化される原料に接触させる前に硫黄にさらさせると、性能が向上する。
The characteristics of the n-paraffin selective hydroconversion process include the following characteristics.
• Raw material containing more than 5 wt% C10 + normal paraffin, preferably more than 50 wt% C10 + normal paraffin, most preferably more than 80 wt% C10 + normal paraffin. Suitable sources of feedstock are derived from petroleum products and synthetic crude feedstocks. Crude wax and Fischer-Tropsch products are preferred raw materials.
• The raw material may contain low amounts of sulfur and nitrogen (see table of preferred properties below).
The feedstock may contain low amounts of oxygen, in particular less than 1% by weight, for example less than 1000 ppm by weight or less than 100 ppm by weight.
-The raw material can be purified by hydrotreatment prior to hydroconversion.
The pressure is from 50 to 5000 psig, such as from 100 to 2000 psig, or from 250 to 1000 psig.
LSHV is preferably 0.5 to 5, for example 1 to 2 LHSV.
The temperature is 600 to 850 ° F., for example 700 to 800 ° F. or 725 to 775 ° F.
-If the process is carried out continuously, the conversion of heavy paraffin in the feed per pass is 25 to 99%, for example 50 to 80% or 60 to 75%.
C 5+ normal paraffin product is separated from any non-converted feed, for example by distillation.
• Performance is improved if the catalyst is exposed to sulfur prior to contacting the feed to be hydroconverted.
分子篩
本発明のn−パラフィン選択的水素化転化に有用な分子篩の例としては、SSZ−13、SSZ−33、SSZ−46、SSZ−53、SSZ−55、SSZ−57、SSZ−58、SSZ−59、SSZ−64、ZSM−5、ZSM−11、TS−1、MTT(例えば、SSZ−32及びZSM−23等)、H−Y、SSZ−60及びSSZ−70と命名されたものが挙げられるが、それらに限定されない。これらの分子篩は、それぞれ、主な四面体元素として珪素を含有し、8から12の環細孔を有し、以上に定義されたような微細孔質分子篩であることに留意されたい。それらは、n−パラフィン選択的水素化転化触媒として有用であるためには、低量の強酸性成分(アルミニウム等)を含有し、弱酸性成分(ホウ素又はチタン等)を含有し、白金のような第8族金属と複合していなければならない。
Molecular sieves Examples of molecular sieves useful for the n-paraffin selective hydroconversion of the present invention include SSZ-13, SSZ-33, SSZ-46, SSZ-53, SSZ-55, SSZ-57, SSZ-58, SSZ. -59, SSZ-64, ZSM-5, ZSM-11, TS-1, MTT (eg SSZ-32 and ZSM-23 etc.), HY, SSZ-60 and SSZ-70 But not limited to. Note that each of these molecular sieves is a microporous molecular sieve as defined above, containing silicon as the main tetrahedral element, having 8 to 12 ring pores. In order to be useful as an n-paraffin selective hydroconversion catalyst, they contain low amounts of strongly acidic components (such as aluminum), weakly acidic components (such as boron or titanium), such as platinum. Must be complex with any Group 8 metal.
分子篩SSZ−13は、1985年10月1日に発行されたZonesの米国特許第4,544,538号に開示されている。
分子篩SSZ−33は、1990年10月16日に発行されたZonesの米国特許第4,963,337号に開示されている。
分子篩SSZ−46は、1999年10月19日に発行されたNakagawaらの米国特許第5,968,474号に開示されている。
分子篩SSZ−53は、2003年10月14日に発行されたElomariの米国特許第6,632,416号に開示されている。
分子篩SSZ−55は、2002年11月5日に発行されたElomariらの米国特許第6,475,463号に開示されている。
分子篩SSZ−57は、2003年4月8日に発行されたElomariの米国特許第6,544,495号に開示されている。
分子篩SSZ−58は、2003年4月29日に発行されたElomariの米国特許第6,555,089号に開示されている。
分子篩SSZ−59は、2002年10月15日に発行されたElomariの米国特許第6,464,956号に開示されている。
分子篩SSZ−64は、2003年5月27日に発行されたElomariの米国特許第6,569,401号に開示されている。
分子篩ZSM−5は、1972年11月14日に発行されたArgauerらの米国特許第3,702,886号に開示されている。
分子篩ZSM−11は、1973年1月9日に発行されたChuの米国特許第3,709,979号に開示されている。
分子篩TS−1は、1983年10月18日に発行されたTaramassoらの米国特許第4,410,501号に開示されている。
分子篩MTTは、1991年10月1日に発行されたZonesの米国特許第5,053,373号、1993年10月12日に発行されたZonesの米国特許第5,252,527号、1978年2月8日に発行されたPlankらの米国特許第4,076,842号に開示されている。
分子篩Yは、1964年4月21日に発行されたBreckの米国特許第3,310,007号に開示されている。
分子篩SSZ−60は、2003年9月16日に発行されたElomariの米国特許第6,620,401号及び2003年4月1日に発行されたElomariの米国特許第6,540,906号に開示されている。
分子篩SSZ−70は、2006年6月29日に公開された公開米国特許出願第20060140855号A1に開示されている。
上記特許及び特許出願の各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
Molecular sieve SSZ-13 is disclosed in US Pat. No. 4,544,538 issued to Zones, issued Oct. 1, 1985.
Molecular sieve SSZ-33 is disclosed in US Pat. No. 4,963,337 issued Oct. 16, 1990 to Zones.
Molecular sieve SSZ-46 is disclosed in US Pat. No. 5,968,474 issued October 19, 1999 to Nakagawa et al.
Molecular sieve SSZ-53 is disclosed in Elomari US Pat. No. 6,632,416 issued Oct. 14, 2003.
Molecular sieve SSZ-55 is disclosed in US Pat. No. 6,475,463 issued to Elomari et al.
Molecular sieve SSZ-57 is disclosed in Elomari US Pat. No. 6,544,495, issued April 8, 2003.
Molecular sieve SSZ-58 is disclosed in Elomari US Pat. No. 6,555,089, issued April 29, 2003.
Molecular sieve SSZ-59 is disclosed in Elomari US Pat. No. 6,464,956, issued on Oct. 15, 2002.
Molecular sieve SSZ-64 is disclosed in Elomari US Pat. No. 6,569,401, issued May 27, 2003.
Molecular sieve ZSM-5 is disclosed in U.S. Pat. No. 3,702,886 issued to Argauer et al.
Molecular sieve ZSM-11 is disclosed in Chu, U.S. Pat. No. 3,709,979, issued Jan. 9, 1973.
Molecular sieve TS-1 is disclosed in US Pat. No. 4,410,501 issued Oct. 18, 1983 to Taramasso et al.
Molecular sieve MTT is disclosed in US Pat. No. 5,053,373 issued October 1, 1991, US Pat. No. 5,252,527 issued October 12, 1993, 1978. U.S. Pat. No. 4,076,842 issued to Feb. 8 by Plank et al.
Molecular sieve Y is disclosed in Breck, U.S. Pat. No. 3,310,007, issued April 21, 1964.
Molecular sieve SSZ-60 is disclosed in Elomari US Pat. No. 6,620,401 issued September 16, 2003 and Elomari US Pat. No. 6,540,906 issued April 1, 2003. It is disclosed.
Molecular sieve SSZ-70 is disclosed in published U.S. Patent Application No. 20060140855 A1, published June 29, 2006.
Each of the above patents and patent applications is hereby incorporated by reference in its entirety.
触媒の調製
微細孔質弱酸性分子篩の合成
無機試薬、水、場合によって有機構造誘導剤(典型的にはアミン)及び場合によって無機塩基(NaOH、KOH等)を含む混合物から微細孔質弱酸性分子篩を合成することができる。この合成は、当該技術分野で良く知られており、商業的に広く実践されている。それは、典型的には、大気圧を超える圧力で動作する撹拌オートクレーブで数日間にわたって実施される。合成の生成物は、濾過、遠心分離及び他の技術によって回収される。微細孔質弱酸性分子篩生成物は、不純物を除去するために洗浄される。本発明の特徴は、微細孔質弱酸性分子篩への強酸機能の導入を回避するための試薬の選択である。特に、アルミニウムは、ホウ珪酸のようなシリカ系微孔質弱酸性分子篩の合成において回避されるべきである。水中のアルミニウムをイオン交換のような精製によって抑制することができる。無機試薬中のアルミニウムを試薬の選択によって抑制することができる。シリカ含有試薬では、アルミニウム含有量は、できるだけ低く、即ち500重量ppm未満、好ましくは100重量ppm未満、最も好ましくは20重量ppm未満でなければならない。低アルミニウムのシリカ含有試薬の一例は、(明らかにバッチに応じて)4から24重量ppmのアルミニウムを含有するCAB−O−SIL M5(登録商標)(溶融シリカ)である。Aerosil200の溶融シリカは、20重量ppm未満のアルミニウムを含有する他のシリカ供給源である。他の例は、0.2重量ppm未満のアルミニウムを含有するオルト珪酸テトラエチルである。(本発明の目的のために)過剰量のアルミニウムを含有する材料の例は、(典型的には、1000重量ppmのアルミニウムを含有する)Ludox AS−40、並びに1988年7月5日に発行されたUnmuthらの米国特許第4,755,279号及び1988年3月1日に発行されたUnmuthらの米国特許第4,728,415号で使用されたNalco2327である。典型的なシリカ試薬のアルミニウム含有量の分析が、Microporous and Mesoporous Materials、32(1999年)、119〜129頁に掲載されている。これらの試薬におけるアルミニウム不純物は、高水準では、過大な強酸性を付与する。アルミニウムは、微細孔質弱酸性分子篩生成物で濃縮する傾向があるため、シリカ試薬に対する500、100及び20重量ppm限界値は、微細孔質弱酸性分子篩に対する1000重量ppm未満、好ましくは200重量ppm未満、最も好ましくは20重量ppm未満のアルミニウム限界値に翻訳されることになる。1992年11月24日に発行されたZonesらの米国特許第5,166,111号には、本発明によるホウ素ベータ微細孔質弱酸性分子篩の調製が記載されている。
Preparation of catalyst Synthesis of microporous weakly acidic molecular sieve Fine porous weakly acidic molecular sieve from a mixture containing an inorganic reagent, water, optionally an organic structure inducer (typically an amine) and optionally an inorganic base (NaOH, KOH, etc.) Can be synthesized. This synthesis is well known in the art and is widely practiced commercially. It is typically carried out over several days in a stirred autoclave operating at a pressure above atmospheric pressure. The product of the synthesis is recovered by filtration, centrifugation and other techniques. The microporous weakly acidic molecular sieve product is washed to remove impurities. A feature of the present invention is the selection of reagents to avoid introducing a strong acid function into the microporous weakly acidic molecular sieve. In particular, aluminum should be avoided in the synthesis of silica-based microporous weakly acidic molecular sieves such as borosilicate. Aluminum in the water can be suppressed by purification such as ion exchange. Aluminum in the inorganic reagent can be suppressed by selecting the reagent. For silica-containing reagents, the aluminum content should be as low as possible, ie less than 500 ppm by weight, preferably less than 100 ppm by weight, and most preferably less than 20 ppm by weight. An example of a low aluminum silica-containing reagent is CAB-O-SIL M5® (fused silica) containing 4 to 24 ppm by weight of aluminum (obviously depending on the batch). Aerosil 200 fused silica is another source of silica containing less than 20 ppm by weight of aluminum. Another example is tetraethyl orthosilicate containing less than 0.2 ppm by weight of aluminum. Examples of materials containing excess aluminum (for purposes of the present invention) include Ludox AS-40 (typically containing 1000 ppm by weight of aluminum), as well as issued on July 5, 1988. U.S. Pat. No. 4,755,279 issued to Unmuth et al. And U.S. Pat. No. 4,728,415 issued March 1, 1988 to Nalco 2327. An analysis of the aluminum content of typical silica reagents is published in Microporous and Mesoporous Materials, 32 (1999), pages 119-129. Aluminum impurities in these reagents impart excessively strong acidity at high levels. Since aluminum tends to concentrate in the microporous weakly acidic molecular sieve product, the 500, 100 and 20 weight ppm limits for the silica reagent are less than 1000 ppm, preferably 200 ppm by weight for the microporous weakly acidic molecular sieve. To an aluminum limit of less than, most preferably less than 20 ppm by weight. Zones et al., US Pat. No. 5,166,111, issued Nov. 24, 1992, describes the preparation of boron beta microporous weakly acidic molecular sieves according to the present invention.
触媒成分の形成
商業用途で使用されるためには、触媒成分を使用に好適なサイズに形成しなければならない。形成された触媒は、少なくとも1つの寸法が50ミクロン、好ましくは1/50’’、最も好ましくは1/20’’より大きくなければならない。この形成をペレット化、押出及びそれらの組合せのような技術によって行うことができる。押出が好ましい方法である。押し出された材料は、円筒状、三葉状、溝状、又は拡散及び内面へのアクセスを促す他の軸対称形状を有することができる。物理的強度が良好な触媒の形成を支援するために、典型的にはバインダーが使用される。
Formation of the catalyst component In order to be used in commercial applications, the catalyst component must be formed to a size suitable for use. The formed catalyst should have at least one dimension greater than 50 microns, preferably greater than 1/50 ", most preferably greater than 1/20". This formation can be performed by techniques such as pelletization, extrusion and combinations thereof. Extrusion is the preferred method. The extruded material can have a cylindrical shape, a trilobal shape, a groove shape, or other axisymmetric shape that facilitates diffusion and access to the inner surface. A binder is typically used to assist in the formation of a catalyst with good physical strength.
バインダー
本発明に使用される触媒を調製する際に、微細孔質弱酸性分子篩を結合する。それらは、好ましくは、温度及び炭化水素転化法に採用される他の条件に対して抵抗性を有するマトリックス材料と複合される。また、強酸性を触媒に付与しないマトリックス材料を使用するのが好ましい。当該マトリックス材料としては、活性及び不活性材料を挙げることができる。触媒の粉砕強度を向上させるために、バインダーが添加されることが多い。バインダー及び結合条件の選択は、微孔質弱酸性分子篩及びそれらの意図する用途に依存する。
Binder When preparing the catalyst used in the present invention, a microporous weakly acidic molecular sieve is bound. They are preferably combined with a matrix material that is resistant to temperature and other conditions employed in hydrocarbon conversion processes. It is also preferable to use a matrix material that does not impart strong acidity to the catalyst. The matrix material can include active and inactive materials. In order to improve the crushing strength of the catalyst, a binder is often added. The choice of binder and binding conditions depends on the microporous weakly acidic molecular sieves and their intended use.
バインダー材料は、元素周期律表の第4A及び4B族の耐火性金属酸化物の中から選択され得る。特に有用なのは、珪素、チタン及びジルコニウムの酸化物であり、シリカ、特に低アルミニウムシリカが好ましい。当該酸化物と他の酸化物の組合せも有用である。例えば、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリカ−トリア、シリカ−ベリリア、シリカ−チタニア、チタニア−ジルコニア及びシリカ−マグネシア−ジルコニアを、これらの組合せが強酸性の材料を形成しないという前提で使用することができる(対照的に、ホウ珪酸材料に使用される上記米国特許第4,728,415号のシリカ−アルミナバインダーは、強酸性を付与することになる)。これらの酸化物は、結晶質又は非晶質であり得るか、或いはゼラチン状沈殿、コロイド、ゾル又はゲルの形をとることができる。シリカゾルの形のシリカは、好ましいバインダーである。好ましいシリカゾルは、約30重量%のシリカを有し、小粒子(直径7〜9mm)を含有し、良好な耐摩耗性及び優れた粉砕強度を有する触媒をもたらす。 The binder material can be selected from among the refractory metal oxides of Groups 4A and 4B of the Periodic Table of Elements. Particularly useful are oxides of silicon, titanium and zirconium, with silica, particularly low aluminum silica being preferred. Combinations of the oxide and other oxides are also useful. For example, use silica-magnesia, silica-zirconia, silica-tria, silica-beryllia, silica-titania, titania-zirconia and silica-magnesia-zirconia on the assumption that these combinations do not form strongly acidic materials. (In contrast, the silica-alumina binder of U.S. Pat. No. 4,728,415 used for borosilicate materials will impart strong acidity). These oxides can be crystalline or amorphous or can take the form of gelatinous precipitates, colloids, sols or gels. Silica in the form of a silica sol is a preferred binder. A preferred silica sol has about 30% by weight silica, contains small particles (7-9 mm in diameter), and provides a catalyst with good wear resistance and excellent crush strength.
本発明に有用な微細孔質弱酸性分子篩を含む分子篩によるペレット又は押出物の形成は、一般には、バインダーに加えて、押出補助剤及び粘性改質剤の使用を含む。これらの添加剤は、典型的には、セルロース系材料、例えばDow Chemical Co.によって販売されているMethocel(登録商標)、エチレングリコール及びステアリン酸のような有機化合物である。多くの当該化合物が当該技術分野で知られている。これらの添加剤は、ペレット化の後に有害な残留物、即ち望ましくない反応性を有する残留物、又は細孔をふさぎ得る残留物を残さないことが重要である。本発明では、当該残留物は、強酸機能を触媒に生成しないことが特に望ましい。上記洗浄は、これらの材料の低量を除去することになる。押出補助剤の残留物は、好ましくは、十分の数パーセント未満、より好ましくは0.1重量%未満である。 Formation of pellets or extrudates with molecular sieves including microporous weakly acidic molecular sieves useful in the present invention generally involves the use of extrusion aids and viscosity modifiers in addition to the binder. These additives are typically cellulosic materials such as Dow Chemical Co. Organic compounds such as Methocel®, ethylene glycol and stearic acid sold by Many such compounds are known in the art. It is important that these additives do not leave a detrimental residue after pelleting, i.e. a residue with undesirable reactivity or a residue that can block the pores. In the present invention, it is particularly desirable that the residue does not produce a strong acid function on the catalyst. The cleaning will remove low amounts of these materials. The residue of the extrusion aid is preferably less than a sufficient few percent, more preferably less than 0.1% by weight.
触媒組成物を調製するための方法は、当業者に良く知られており、噴霧乾燥、ペレット化、押出及び様々な球体製造技術等のような従来の技術を含む。1996年9月24日に発行されたMillerの米国特許第5,558,851号及び1996年5月7日に発行されたMillerの米国特許第5、514,362号に記載されているゼオライト/バインダーの新たに開発された押出物形成方法を使用することもできる。これらの特許の内容全体が参照により本明細書に組み込まれている。 Methods for preparing catalyst compositions are well known to those skilled in the art and include conventional techniques such as spray drying, pelletizing, extrusion and various sphere manufacturing techniques. The zeolites described in Miller U.S. Pat. No. 5,558,851 issued September 24, 1996 and Miller U.S. Pat. No. 5,514,362 issued May 7, 1996. Newly developed methods of forming extrudates for the binder can also be used. The entire contents of these patents are incorporated herein by reference.
バインダー/マトリックスに対する分子篩の相対的割合は、広く異なり得る。一般には、分子篩含有量は、乾燥複合体の約1から約99重量パーセント、より一般的には約5から約95重量パーセント、典型的には50〜85%の範囲である。 The relative ratio of molecular sieve to binder / matrix can vary widely. Generally, the molecular sieve content ranges from about 1 to about 99 weight percent of the dry composite, more commonly from about 5 to about 95 weight percent, typically 50 to 85%.
実験用途では必要とされないが、本発明の実規模の商業的用途では、結合微細孔質弱酸性分子篩が恐らく必要とされる。粉砕押出物又は非結合微孔質弱酸性分子篩ではなく、全押出物を商業的用途に使用するのが好ましい。結合微孔質弱酸性分子篩は、反応器を介する圧力降下を低減し、流量を向上させ、充填及び抜き取りが容易である。 Although not required for experimental applications, bound microporous weakly acidic molecular sieves are probably required for full-scale commercial applications of the present invention. It is preferred to use the entire extrudate for commercial applications rather than a milled extrudate or unbound microporous weakly acidic molecular sieve. The bound microporous weakly acidic molecular sieve reduces the pressure drop through the reactor, improves the flow rate, and is easy to fill and withdraw.
改質
合成微細孔質弱酸性分子篩又は結合微細孔質弱酸性分子篩が、過大な強酸性を有していることが見いだされる場合は、この機能を改質方法によって除くことができる。好適な改質方法としては、(典型的にはHClによる)酸抽出、蒸気処理、フルオロ珪酸アンモニウムによる処理及びそれらの組合せが挙げられる。すべての処理は、好ましくは(XRDによって決定される)構造又は細孔容量の著しい損失を伴わずに、過大な強酸性を除くのに十分な濃度、温度及び時間で微細孔質弱酸性分子篩を水溶液又は蒸気に接触させることを含む。
Modification If the synthetic microporous weakly acidic molecular sieve or the combined microporous weakly acidic molecular sieve is found to have excessively strong acidity, this function can be eliminated by the modification method. Suitable reforming methods include acid extraction (typically with HCl), steam treatment, treatment with ammonium fluorosilicate, and combinations thereof. All treatments should preferably be performed with a microporous weakly acidic molecular sieve at a concentration, temperature and time sufficient to remove excessively strong acidity without significant loss of structure or pore volume (determined by XRD). Contact with aqueous solution or steam.
第8族金属
触媒は、少なくとも1種の第8族金属、好ましくは貴金属(Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os)、より好ましくは白金を含む。金属の含有量は、微細孔質弱酸性分子篩の重量に対して、好ましくは0.1から5重量%、より好ましくは0.1から3重量%、最も好ましくは0.3から1.5重量%である。溶液中で正に帯電した白金錯体イオンを形成する白金化合物は、好ましい白金供給源である。塩化及び硝酸白金テトラアミンが特に好ましい。
The Group 8 metal catalyst comprises at least one Group 8 metal, preferably a noble metal (Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os), more preferably platinum. The metal content is preferably 0.1 to 5 wt%, more preferably 0.1 to 3 wt%, most preferably 0.3 to 1.5 wt%, based on the weight of the microporous weakly acidic molecular sieve. %. Platinum compounds that form positively charged platinum complex ions in solution are preferred platinum sources. Particularly preferred are platinum tetraamine chloride and nitrate.
これらの第8族金属に対して、一種又は複数種の錫、インジウムのような第8族以外の金属及びレニウムのような第7B族の金属を添加することもできる。例としては、Pt/Sn、Pt/Pd、Pt/Ni及びPt/Reが挙げられる。様々な知られている技術及び従来の技術、例えばイオン交換、初期湿潤、細孔充填、含浸等を採用して、これらの金属を複合体に容易に導入することができる。第8族金属、例えば白金が、優れた均一分散をもたらす方法で導入されるように注意すべきである。初期湿潤含浸法が好ましい。 One or more kinds of metals other than Group 8 such as tin and indium and Group 7B metals such as rhenium can be added to these Group 8 metals. Examples include Pt / Sn, Pt / Pd, Pt / Ni and Pt / Re. A variety of known and conventional techniques such as ion exchange, incipient wetting, pore filling, impregnation, etc. can be employed to easily introduce these metals into the composite. Care should be taken that Group 8 metals, such as platinum, are introduced in a manner that provides excellent uniform dispersion. An initial wet impregnation method is preferred.
反応器
原料を固定床系、移動床系、流動系、バッチ系又はそれらの組合せにおいて触媒と接触させることができる。水素化処理及び水素化分解に採用される反応器と同様の反応器が好適である。固定床系も移動床系も好ましい。固定床系では、予め加熱された原料が、触媒の固定床を含む少なくとも1つの反応器に送り込まれる。原料の流れは、上方、下方又は半径方向であり得る。反応は、発熱反応であり、特に重パラフィンの含有量が高く(50重量%を超え)、転化率が高い(50%を超える)場合は、ステージ間冷却が必要とされることもある。この冷却を反応床間への低温水素の注入によって実施することができる。反応器は、水素化分解装置に典型的に用いられる温度、圧力及び流量を監視・制御するための計測器を装備する必要がある。
Reactor The feed can be contacted with the catalyst in a fixed bed system, moving bed system, fluidized system, batch system, or combinations thereof. A reactor similar to the reactor employed for hydrotreating and hydrocracking is preferred. Both fixed bed systems and moving bed systems are preferred. In a fixed bed system, the preheated feed is fed into at least one reactor containing a fixed bed of catalyst. The feed flow can be upward, downward or radial. The reaction is an exothermic reaction, especially when the content of heavy paraffin is high (greater than 50% by weight) and the conversion is high (greater than 50%), interstage cooling may be required. This cooling can be carried out by injection of cold hydrogen between the reaction beds. The reactor must be equipped with instruments for monitoring and controlling the temperature, pressure and flow rate typically used in hydrocracking equipment.
生成物回収及びその後の処理
水素化転化反応域からの排出物を所望の流れ又は部分に分離することができる。溶媒、ジェット燃料、ジェット燃料配合成分、ディーゼル燃料、ディーゼル燃料配合成分、直鎖状アルキルベンゼン製造のための原料、潤滑基油製造のための原料及び副産物ガスのような生成物を、蒸留のような従来の技術を用いて回収することができる。ノルマルパラフィン溶媒を生成物から回収することができる。n−パラフィン含有量が十分でない場合は、良く知られている吸着技術の使用によってそれを増加させることができる。枝分れ炭化水素及び芳香族を直鎖状パラフィンから除去するための1つの商業的吸着法は、その記載が参照により本明細書に組み込まれているMcPhee、Petroleum Technology Quarterly、127〜131頁、(Winter1999/2000)に記載されているモレックス又はソルベックス法として知られる。この分離技術は、ノルマルパラフィンを選択的に吸着することによって機能する。しかし、n−パラフィン選択的水素化転化による生成物は、ノルマルパラフィンが多く、他の種をごく少量しか含有しない。したがって、ノルマルパラフィンより枝分れ種を吸着する選択性を有する吸着剤を使用するのが好ましい。当該材料は、参照により本明細書に組み込まれているSantilli D.S.、Harris T.V.、Zones S.I.、Microporous Mater.、1329、1993に逆形状選択として記載されている。他の後続処理及び統合オプションを以下に記載する。
実施例1−水素化転化触媒のn−C16試験
異性化生成物に対してより軽いノルマルパラフィン生成物の高い選択性を与える触媒を識別するためにn−ヘキサデカンの水素化転化を試験する。これらの結果は、C10以上の分子のn−パラフィン水素化転化のための有用な触媒、例えばn−パラフィン選択的水素化転化触媒を選択する上で価値あるものであることが予想できる。
Example 1 n-C 16 Test of Hydroconversion Catalyst The hydroconversion of n-hexadecane is tested to identify catalysts that give a higher selectivity of lighter normal paraffin products over isomerization products. These results can be expected that those of value in selecting the useful catalysts, e.g. n- paraffin selective hydroconversion catalysts for n- paraffins hydroconversion to C 10 or more molecules.
具体的な実施例において他に指定がなければ、貴金属(Pt又はPd)の導入を最低5時間にわたって212°Fでイオン交換により実施した後、濾過、洗浄、乾燥及び900°Fの焼成を行った。 Unless otherwise specified in a specific embodiment, introduction of noble metal (Pt or Pd) is performed by ion exchange at 212 ° F. for a minimum of 5 hours, followed by filtration, washing, drying, and firing at 900 ° F. It was.
試験条件は、1200psigの全圧、(1気圧及び25℃で測定された場合における)160ml/分のダウンフロー水素、1ml/時間のダウンフロー液体供給量、及び原料を予備加熱するためにアランダムを触媒の上流に充填して外径1/4インチのステンレス鋼反応管であって、その長さ3フィートの中心に充填された0.5gの触媒の使用(触媒は、管の中心に位置し、長さ約1から2インチ延在している)を含む。最初に、すべての材料を570°Fの流動水素にて一晩還元した。 Test conditions were 1200 psig total pressure, 160 ml / min downflow hydrogen (when measured at 1 atm and 25 ° C.), 1 ml / hr downflow liquid feed, and alundum to preheat the feed. Of stainless steel reaction tube with an outer diameter of 1/4 inch, packed in the upstream of the catalyst and filled in the center of 3 feet in length (the catalyst is located in the center of the tube) And extends about 1 to 2 inches in length). Initially, all materials were reduced overnight in flowing hydrogen at 570 ° F.
30分に一度ずつ生成物をオンライン毛管GCで分析した。GCからの生データを自動データ収集/処理システムによって収集し、転化率及び選択率を生データから計算した。最初に触媒を600°Fで試験して、次の段階の測定のための温度範囲を決定した。80%未満の転化率を与えるように温度を調整した。次いで、転化率が80%を超えるまで、10°Fずつ昇温させた。試験中に徐々に昇温させ、各温度で(4時間にわたって)8つのオンラインサンプルを収集した。転化率は、炭素数がn−C16未満の生成物へのn−C16の転化率と定義されたため、イソ−C16は、転化生成物としてカウントされなかった。収率は、n−C16及び生成物として含まれたイソ−C16以外の材料の重量パーセントとして表された。 The product was analyzed by on-line capillary GC once every 30 minutes. Raw data from the GC was collected by an automated data collection / processing system and conversion and selectivity were calculated from the raw data. The catalyst was first tested at 600 ° F. to determine the temperature range for the next stage measurement. The temperature was adjusted to give a conversion of less than 80%. Then, the temperature was raised by 10 ° F. until the conversion rate exceeded 80%. During the test, the temperature was raised gradually and 8 online samples were collected at each temperature (over 4 hours). Since conversion was defined as the conversion of n-C 16 to a product with less than n-C 16 carbons, iso-C 16 was not counted as a conversion product. Yields were expressed as weight percent of materials other than n-C 16 and iso-C 16 included as product.
触媒は、本発明の触媒としての資格を得ようとするのであれば、このようにして試験された場合に、ヘキサデカンの少なくとも80%を、800°F以下の温度、例えば700°F以下の温度又は600°F以下の温度で、炭素数が15以下の生成物に転化しなければならない。 If the catalyst is to qualify as a catalyst of the present invention, when tested in this way, at least 80% of the hexadecane will be at a temperature of 800 ° F. or lower, such as 700 ° F. or lower. Alternatively, it must be converted to a product having 15 or less carbon atoms at a temperature of 600 ° F or lower.
また、触媒が、これらの条件であっても、炭素数が15以下の生成物へのヘキサデカンの80%転化率をもたらす温度で使用されると、C6生成物のイソ/ノルマル比は、0.75未満、例えば0.2未満、0.05未満又は0.01未満になる。 Also, if the catalyst is used at a temperature that results in 80% conversion of hexadecane to a product having 15 or less carbon atoms, even under these conditions, the iso / normal ratio of the C 6 product is 0. Less than .75, such as less than 0.2, less than 0.05, or less than 0.01.
好ましくは、上記の80%転化率の触媒は、また、2未満、例えば0.5未満又は0.1未満のC13イソ/ノルマル比を与える。 Preferably, the catalyst 80% conversion of the above, also less than 2, for example, give the C 13 iso / normal ratio of less than or less than 0.1 0.5.
80%転化率における結果を得る。しかし、正確に80%転化率におけるデータが得られない場合には、80%をわずかに前後する転化率の結果を直線補間することによって、80%転化率における結果を得ることができる。80%転化率の前後の転化率における結果は、直線補間が適切であることを保証するためにできるだけ80%転化率に近い形で得られる。直線補間が正確であることを確認するために、温度及び対応する転化率は、C6イソ/ノルマル比の高値と低値の百分率差の絶対値が40%を超えないように選択されるべきである。 Results are obtained at 80% conversion. However, if data at 80% conversion cannot be obtained accurately, the result at 80% conversion can be obtained by linearly interpolating the result of conversion slightly around 80%. Results in conversions before and after 80% conversion are obtained as close to 80% conversion as possible to ensure that linear interpolation is appropriate. To confirm that linear interpolation is accurate, the temperature and the corresponding conversion, should the absolute value of the percentage difference between the high and low values of C 6 iso / normal ratio is selected so as not to exceed 40% It is.
百分率差={100*[(高C6イソ/ノルマル比−低C6イソ/ノルマル比)/低C6イソ/ノルマル比]}の絶対値
この計算において、C6イソ/ノルマル比の低値が0である場合は、百分率差は0と報告され、結果の直線補間は適切である。
Percentage difference = absolute value of {100 * [(high C 6 iso / normal ratio−low C 6 iso / normal ratio) / low C 6 iso / normal ratio]} In this calculation, the low value of the C 6 iso / normal ratio If is 0, the percentage difference is reported as 0 and the resulting linear interpolation is appropriate.
この試験を用いて、強酸機能が調製中に触媒に導入されたかどうかを判断することができる。例えば、結合材料と非結合材料を比較した場合に、結合材料における活性の著しい低下又はC6イソ/ノルマル比の増加が酸性の導入を示すものとなる。 This test can be used to determine if a strong acid function was introduced into the catalyst during preparation. For example, when comparing the binding material and unbound materials, the increase in a significant decrease or C 6 iso / normal ratio of the activity in the binding material may be indicators of introducing acidic.
実施例2−Pt/B−ZSM−5の調製及び試験
ZSM−5は、すべての孔が10環構造で構成された三次元ゼオライトである。ホウ素−ZSM−5のサンプルを以下の手順に従って熱水製造した。23ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、2.5gの水酸化テトラプロピルアンモニウムの25重量%水溶液、1.25gの1NのNaOH、8gの脱イオン水及び0.06gのホウ酸ナトリウム十水和物をホウ酸ナトリウムが完全に溶解するまで十分に混合した。この混合物に対して、0.9gのCAB−O−SIL M−5(溶融シリカ−98%SiO2)を添加し、得られたゲルを密栓し、Parrオートクレーブに仕込み、9日間にわたって約43rpmで回転させながら160℃で加熱した。得られた微粉末−液体混合物を濾過し、得られた固体を水で十分に洗浄し、一晩空気乾燥させた。得られた固体をさらに120℃のオーブンで3時間乾燥させて、X線解析で示された0.9gのホウ素−ZSM−5を得た。
Example 2-Preparation and Testing of Pt / B-ZSM-5 ZSM-5 is a three-dimensional zeolite in which all pores are composed of a 10-ring structure. A sample of boron-ZSM-5 was prepared in hot water according to the following procedure. In a 23 cc Teflon liner, 2.5 g of 25% by weight aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide, 1.25 g of 1N NaOH, 8 g of deionized water and 0.06 g of sodium borate decahydrate. Mix thoroughly until the sodium borate is completely dissolved. To this mixture was added CAB-O-SIL M-5 ( fused silica -98% SiO 2) of 0.9 g, was sealed and the resulting gel was charged to a Parr autoclave, at about 43rpm for 9 days Heated at 160 ° C. while rotating. The resulting fine powder-liquid mixture was filtered and the resulting solid was washed thoroughly with water and allowed to air dry overnight. The obtained solid was further dried in an oven at 120 ° C. for 3 hours to obtain 0.9 g of boron-ZSM-5 as shown by X-ray analysis.
Pt/B−ZSM−5を以下の手順に従って調製した。上記実施例により合成されたホウ素−ZSM−5サンプルを焼成して、鋳型を除去した。焼成を以下のように行った。マッフル炉にて材料の薄床を毎分1℃の速度で室温から120℃まで加熱し、120℃に1時間保持する。次いで、同じ速度で540℃まで昇温させ、この温度に5時間保持した後、595℃まで昇温させ、さらに5時間その温度に保持する。加熱中に毎分20標準立方フィートの速度で空気と窒素の50/50混合物をサンプルに吹きつける。硝酸アンモニウムの存在下で水中弱酸性分子篩(1gのNH4NO3/10gの水中1gの弱酸性分子篩)を3時間加熱することによって、焼成サンプルを硝酸アンモニウムとイオン交換した。次いで、サンプルを水に懸濁させ(弱酸性分子篩1g当たり水9g)、弱酸性分子篩の乾燥重量に対して0.5重量%のPtを与える濃度のPt(NH3)4(NO3)2の溶液を添加した。0.15Nの水酸化アンモニウムを徐々に添加することにより溶液のpHを9以下に調整し、100℃で48時間撹拌した。冷却後、混合物をガラスフリットで濾過し、脱イオン水で洗浄し、120℃で乾燥させた。次いで、サンプルを空気中で300℃まで徐々に焼成し、その温度に3時間保持した。完成した触媒のホウ素含有量は、0.18重量%であった。 Pt / B-ZSM-5 was prepared according to the following procedure. The boron-ZSM-5 sample synthesized according to the above example was baked to remove the template. Firing was performed as follows. A thin bed of material is heated from room temperature to 120 ° C. at a rate of 1 ° C. per minute in a muffle furnace and held at 120 ° C. for 1 hour. Next, the temperature is raised to 540 ° C. at the same rate, held at this temperature for 5 hours, then raised to 595 ° C. and held at that temperature for another 5 hours. The sample is blown with a 50/50 mixture of air and nitrogen at a rate of 20 standard cubic feet per minute during heating. By heating ammonium nitrate presence in water weakly acidic molecular sieve 3 hours (1g NH 4 NO 3 / 10g of weakly acidic molecular sieve in water 1g of) the were calcined samples were ammonium nitrate and ion-exchange. The sample is then suspended in water (9 g of water per gram of weakly acidic molecular sieve) and Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 at a concentration that gives 0.5 wt% Pt with respect to the dry weight of the weakly acidic molecular sieve. A solution of was added. The pH of the solution was adjusted to 9 or less by gradually adding 0.15N ammonium hydroxide and stirred at 100 ° C. for 48 hours. After cooling, the mixture was filtered through a glass frit, washed with deionized water and dried at 120 ° C. The sample was then gradually fired in air to 300 ° C. and held at that temperature for 3 hours. The completed catalyst had a boron content of 0.18% by weight.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒の試験を行ったが、その結果を表4に示す。570°Fの値(転化率57.9パーセント)及び580°Fの値(転化率88%)を用いて、転化率80%に対する最終カラムにおける結果を直線補間した。いずれの場合もC6イソ/ノルマル比が0であったため、これらの結果の百分率差の絶対値は、0であり、結果の直線補間は、適切であった。
表4のデータは、高転化率の操作は望ましくない特徴、即ち触媒温度が高くなる、生成物のイソ/ノルマル比が高くなる、軽生成物の収率が高くなる、及びより価値のある重生成物の収率が低くなるという特徴を有する傾向があることも示している。この傾向は、転化率が99%を超えると益々はっきりする。したがって、低転化率(25〜50%)で操作し、未転化ノルマルパラフィンをリサイクルする動機が存在する。しかし、処理装置及び触媒充填の規模は、低転化率で動作される場合に大きくなり、経済的最適条件は、25から99%の転化率、最も好ましくは50から80%の転化率、極めて好ましくは60と75%の転化率に対して期待される。 The data in Table 4 shows that high conversion operations are undesirable features: higher catalyst temperature, higher product iso / normal ratio, higher light product yield, and more valuable weight. It also shows that it tends to have the characteristic of lower product yields. This trend becomes more pronounced when the conversion rate exceeds 99%. Therefore, there is a motivation to operate at low conversion (25-50%) and recycle unconverted normal paraffin. However, the scale of the treatment equipment and catalyst packing becomes large when operated at low conversion, and the economic optimum is 25 to 99% conversion, most preferably 50 to 80% conversion, very preferably Is expected for conversions of 60 and 75%.
他の水素化転化触媒と比較して、表6に示されるように、Pt/B−ZSM−5は、80%転化率で比較した場合にいくつかの望ましい特徴、即ちC6イソ/ノルマル比が最も低い(80%転化率で0)、C13イソ/ノルマル比が最も低い(80%転化率で0)、メタン収率が最も低い、及び活性が最も高いという特徴を有する。したがって、最も好ましい触媒である。 Compared to other hydroconversion catalysts, as shown in Table 6, Pt / B-ZSM-5 has several desirable characteristics when compared at 80% conversion: C 6 iso / normal ratio. There (0 to 80% conversion) the lowest, C 13 iso / normal ratio is the lowest (80% conversion 0), the lowest methane yield and activity has the feature that the highest. Therefore, it is the most preferred catalyst.
実施例3−Pt/B−SSZ−64の調製及び試験
SSZ−64は、細孔が10及び/又は12環構造からなる多次元ゼオライトであると考えられる未知の構造体である。ホウ素−SSZ−64を以下の手順に従って熱水合成で製造した。23ccのテフロン(登録商標)ライナーに4.8gの水酸化N−シクロブチルメチル−N−エチルヘキサメチレンイミニウムの0.62M水溶液(3mmolのSDA)、1.0gのNaOHの1M水溶液(1mmolのNaOH)及び6.2gの脱イオン水を充填した。この混合物に対して、0.06gのホウ酸ナトリウム十水和物(0.157mmolのNa2B4O7・10H2O;0.315mmol以下のB2O3)を添加し、完全に溶解するまで撹拌した。次いで、0.9gのCAB−O−SIL M5(登録商標)(溶融シリカ)を溶液に添加し、混合物を十分に撹拌し、得られたゲルを密栓し、Parrオートクレーブに仕込み、12日間にわたって43rpmで回転させながら160℃のオーブンで加熱した。反応混合物をフリットガラス漏斗で濾過し、回収された固体を水で十分に洗浄し、次いでアセトン(20ml以下)で濯いで、あらゆる有機残渣を除去した。固体を一晩空気乾燥させ、さらに120℃のオーブンで1時間乾燥させて、0.85gのB−SSZ−64を得た。
Example 3-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-64 SSZ-64 is an unknown structure that is believed to be a multidimensional zeolite with pores consisting of 10 and / or 12 ring structures. Boron-SSZ-64 was prepared by hydrothermal synthesis according to the following procedure. 4.8 g N-cyclobutylmethyl-N-ethylhexamethyleneiminium 0.62 M aqueous solution (3 mmol SDA), 1.0 g NaOH 1 M aqueous solution (1 mmol) on 23 cc Teflon liner NaOH) and 6.2 g of deionized water. To this mixture, 0.06 g sodium borate decahydrate (0.157 mmol Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O; 0.315 mmol or less B 2 O 3 ) was added and dissolved completely Stir until Then 0.9 g of CAB-O-SIL M5® (fused silica) is added to the solution, the mixture is stirred well, the resulting gel is sealed and charged to a Parr autoclave at 43 rpm for 12 days. And heated in an oven at 160 ° C. while rotating. The reaction mixture was filtered through a fritted glass funnel and the collected solid was washed thoroughly with water and then rinsed with acetone (20 ml or less) to remove any organic residue. The solid was air dried overnight and further dried in an oven at 120 ° C. for 1 hour to give 0.85 g of B-SSZ-64.
サンプルを焼成し、NH4NO3でイオン交換した後にPt/B−ZSM−5を製造するための上記手順(実施例2)に従ってPt/B−SSZ−64を調製した。焼成SSZ−64の細孔容量は、0.19cm3/gであり、SEM分析は、0.5から1.0μのシート状構造を示す。 Pt / B-SSZ-64 was prepared according to the above procedure (Example 2) for producing Pt / B-ZSM-5 after calcination of the sample and ion exchange with NH 4 NO 3 . The pore volume of calcined SSZ-64 is 0.19 cm 3 / g, and SEM analysis shows a sheet-like structure of 0.5 to 1.0 μm.
実施例1に記載されたようにn−C16を使用して触媒を試験した。80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1. The result at a conversion rate around 80% was obtained and a linear interpolation value at 80% conversion rate was derived. They are reported in Table 6.
実施例4−Pt/B−SSZ−58の調製及び試験
SSZ−58は、すべての細孔が10環構造で構成された二次元ゼオライトである。水酸化1−シクロオクチル−1−ブチルピロリジニウムを鋳型剤として使用することを除いては、ホウ素−SSZ−64(実施例3)について記載されているのと同じ手順を用いて熱水合成でホウ素−SSZ−58を調製した。
Example 4 Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-58 SSZ-58 is a two-dimensional zeolite in which all pores are composed of a 10-ring structure. Hydrothermal synthesis using the same procedure as described for Boron-SSZ-64 (Example 3) except that 1-cyclooctyl-1-butylpyrrolidinium hydroxide is used as a templating agent Boron-SSZ-58 was prepared with
Pt/B−ZSM−5を製造するための実施例2に記載されている手順に従ってPt/B−SSZ−58を調製した。焼成SSZ−58の細孔容量は、0.11cm3/gであり、SEM分析は、2.5μ以下の円筒及び棒形を示す。生成物のSi/Bモル比は、42であった。 Pt / B-SSZ-58 was prepared according to the procedure described in Example 2 for making Pt / B-ZSM-5. The pore volume of calcined SSZ-58 is 0.11 cm 3 / g, and SEM analysis shows cylinders and rod shapes of 2.5 μm or less. The Si / B molar ratio of the product was 42.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。この材料は、最も価値あるパラフィン(C7〜C13の範囲)の最も高い収率を示した。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6. This material showed the highest yield of the most valuable paraffin (C 7 -C 13 range).
実施例5−Pt/B−SSZ−57の調製及び試験
SSZ−57は、未知の構造のゼオライトであるが、多次元であり、10及び/又は12環構造からなると思われる。水酸化1−シクロヘキシル−1−ブチルピロリジニウムを使用して、ホウ素−SSZ−64を製造するための実施例3に記載された手順に従って、ホウ素−SSZ−57を調製した。
Example 5-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-57 SSZ-57 is a zeolite of unknown structure, but is multidimensional and appears to consist of 10 and / or 12 ring structures. Boron-SSZ-57 was prepared according to the procedure described in Example 3 for making boron-SSZ-64 using 1-cyclohexyl-1-butylpyrrolidinium hydroxide.
実施例2に記載された手順に従ってPt/B−SSZ−57を製造した。焼成SSZ−57の細孔容量は、0.13cm3/gであり、SEM分析は、0.3〜0.5μの立方体構造を示す。 Pt / B-SSZ-57 was prepared according to the procedure described in Example 2. The pore volume of calcined SSZ-57 is 0.13 cm 3 / g, and SEM analysis shows a cubic structure of 0.3 to 0.5 μm.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6.
実施例6−Pd/SSZ−46(Ti−ZSM−11)の調製及び試験
SSZ−46は、すべての細孔が10環構造のZSM−11構造を有するチタン含有三次元ゼオライトである。
Example 6 Preparation and Testing of Pd / SSZ-46 (Ti-ZSM-11) SSZ-46 is a titanium-containing three-dimensional zeolite having a ZSM-11 structure with all pores having a 10-ring structure.
1999年10月19日に発行されたNakagawaらの米国特許第5,968,474号の実施例4に従ってこの材料のサンプルを製造した。 A sample of this material was prepared according to Example 4 of US Patent No. 5,968,474 issued October 19, 1999 to Nakagawa et al.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験した。80%転化率に近いが、正確にこの値ではない1つの温度のみの結果を得た。しかしながら、この材料は、ノルマルパラフィンが豊富な生成物の生成を示す。
Pt/B−ZSM−11による実施例9及びPt/B−ZSM−5による実施例2の結果と比較して、Pd/SSZ−46のサンプルは、異性化されたより軽いパラフィン生成物をより大量に与え、著しく低活性である。したがって、ホウ素の方がチタンより好ましく、両者は、望ましくない強酸性を導入するアルミニウムより好ましい。 Compared to the results of Example 9 with Pt / B-ZSM-11 and Example 2 with Pt / B-ZSM-5, the Pd / SSZ-46 sample produced a higher amount of isomerized lighter paraffin product. It is extremely low activity. Therefore, boron is preferred over titanium, both of which are preferred over aluminum which introduces undesirable strong acidity.
実施例7−Pt/B−SSZ−53の調製及び試験
SSZ−53は、14環構造からなる細孔を有する一次元ゼオライトである。水酸化トリメチル−(1−フェニル−シクロヘキシルメチル)−アンモニウムを鋳型剤として使用して、実施例3に記載されている手順に従ってホウ珪酸SSZ−53を合成した。
Example 7-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-53 SSZ-53 is a one-dimensional zeolite having pores consisting of a 14-ring structure. Borosilicate SSZ-53 was synthesized according to the procedure described in Example 3 using trimethyl- (1-phenyl-cyclohexylmethyl) -ammonium hydroxide as a templating agent.
実施例2に詳述されている手順に従ってPt/B−SSZ−53を調製した。焼成SSZ−53の細孔容量は、0.13cm3/gであり、SEM分析は、0.5〜1.0μのラス状構造を示す。生成物のSi/Bモル比は、39であった。 Pt / B-SSZ-53 was prepared according to the procedure detailed in Example 2. The pore volume of calcined SSZ-53 is 0.13 cm 3 / g, and SEM analysis shows a lath-like structure of 0.5 to 1.0 μm. The Si / B molar ratio of the product was 39.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6.
実施例8−Pd/B−SSZ−58の調製及び試験
実施例5に用いられた同じ手順によってB−SSZ−58のサンプルを製造した。
Example 8-Preparation and testing of Pd / B-SSZ-58 A sample of B-SSZ-58 was prepared by the same procedure used in Example 5.
この実験の目的は、金属の選択の影響を測定することであった。Pt(NH3)4(NO3)2溶液の代わりにPd(NH3)4(NO3)2溶液を使用することにより、Pt/B−SSZ−58を製造するための実施例4に記載されている手順に従って、パラジウム/ホウ素−SSZ−58を調製した。 The purpose of this experiment was to measure the effect of metal selection. As described in Example 4 for preparing Pt / B-SSZ-58 by using Pd (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 solution instead of Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 solution. Palladium / boron-SSZ-58 was prepared according to the procedure described.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。これらの結果は、金属としてPdを使用して、ノルマル生成物に対する良好な感応性を与えることができるが、それはPtほど効果的でないことを示している。この触媒は、この触媒は、より望ましくないプロパン及びブタンの収率を最小にするという非常に望ましい特徴を示さなかった。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6. These results indicate that using Pd as the metal can give good sensitivity to normal products, but it is not as effective as Pt. This catalyst did not exhibit the highly desirable characteristics that the catalyst minimizes the undesired propane and butane yields.
実施例9−Pt/B−ZSM−11の調製及び試験
水酸化テトラブチルアンモニウムを鋳型剤として使用して、ZSM−5を製造するための実施例2に記載されているゼオライト合成手順に従ってホウ珪酸ZSM−11を合成した。
Example 9 Preparation and Testing of Pt / B-ZSM-11 Borosilicate according to the zeolite synthesis procedure described in Example 2 for making ZSM-5 using tetrabutylammonium hydroxide as a templating agent ZSM-11 was synthesized.
実施例2に従ってPt/B−ZSM−11を調製した。 Pt / B-ZSM-11 was prepared according to Example 2.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6.
実施例10−Pt/B−SSZ−59の調製及び試験
SSZ−59は、細孔が14環構造からなる一次元ゼオライトである。水酸化1−メチル−1−(1−フェニル−シクロペンチルメチル)−ピペリジニウムを鋳型剤として使用して、実施例3に記載されている手順に従ってホウ珪酸SSZ−59を合成した。
Example 10-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-59 SSZ-59 is a one-dimensional zeolite whose pores have a 14-ring structure. Borosilicate SSZ-59 was synthesized according to the procedure described in Example 3 using 1-methyl-1- (1-phenyl-cyclopentylmethyl) -piperidinium hydroxide as a templating agent.
実施例2に従ってPt/B−SSZ−59を製造した。焼成SSZ−59の細孔容量は、0.14cm3/gであり、SEM分析は、0.5μ長の針状構造を示す。 Pt / B-SSZ-59 was prepared according to Example 2. The pore volume of calcined SSZ-59 is 0.14 cm 3 / g, and SEM analysis shows a 0.5 μ long needle-like structure.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6.
実施例11−Pt/B−SSZ−55の調製及び試験
SSZ−55は、細孔が12環構造からなる一次元ゼオライトである。水酸化[1−(3−フルオロ−フェニル)−シクロペンチルメチル]−トリメチル−アンモニウムを鋳型剤として使用して、実施例3に記載されている弱酸性分子篩合成手順に従ってホウ珪酸SSZ−55を合成した。
Example 11-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-55 SSZ-55 is a one-dimensional zeolite whose pores have a 12-ring structure. Borosilicate SSZ-55 was synthesized according to the weakly acidic molecular sieve synthesis procedure described in Example 3 using [1- (3-fluoro-phenyl) -cyclopentylmethyl] -trimethyl-ammonium hydroxide as a templating agent. .
実施例2に従ってPt/B−SSZ−55を製造した。焼成SSZ−55の細孔容量は、0.15cm3/gであり、SEM分析は、2から5μの米粒状構造を示す。 Pt / B-SSZ-55 was produced according to Example 2. The pore volume of calcined SSZ-55 is 0.15 cm 3 / g, and SEM analysis shows a 2 to 5 μ rice grain structure.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6.
比較例12−Pd/H−Yの調製及び試験
これは、市販の貴金属水素化分解触媒の比較例であり、本発明の主題ではない。触媒を窒素に接触しなかったことを除いては、1992年8月25日に発行されたBezmanの米国特許第5,141,909号に従って材料を製造した。このサンプルのYゼオライトにおけるアルミニウムは、従来の水素化分解に必要であるが、ノルマルパラフィン水素化転化において望ましくない強酸性を付与する。
Comparative Example 12 Preparation and Testing of Pd / HY This is a comparative example of a commercially available noble metal hydrocracking catalyst and is not the subject of the present invention. The material was prepared according to Bezman U.S. Pat. No. 5,141,909 issued Aug. 25, 1992, except that the catalyst was not contacted with nitrogen. The aluminum in the Y zeolite of this sample, which is necessary for conventional hydrocracking, imparts an undesirably strong acidity in normal paraffin hydroconversion.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。この種類の従来の水素化分解触媒は、たいていは、異性化された軽パラフィンを与え、本発明において望ましいノルマルパラフィンを与えないことがこれによって実証される。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6. This demonstrates that conventional hydrocracking catalysts of this type usually provide isomerized light paraffins and do not provide the normal paraffins desirable in the present invention.
比較例13−硫化NiW/シリカアルミナの調製及び試験
これは、市販の卑金属水素化分解触媒の比較例であり、本発明の主題ではない。ゼオライトを含有していないが、非晶質シリカアルミナにおけるアルミニウムは、従来の水素化分解に必要であるが、ノルマルパラフィン水素化転化において望ましくない強酸性を付与する。
Comparative Example 13-Preparation and Testing of Sulfurized NiW / Silica Alumina This is a comparative example of a commercially available base metal hydrocracking catalyst and not the subject of the present invention. Although not containing zeolite, aluminum in amorphous silica alumina, which is necessary for conventional hydrocracking, imparts undesirably strong acidity in normal paraffin hydroconversion.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。この種類の従来の水素化分解触媒は、たいていは、異性化された軽パラフィン及び高いメタン収率を与え、本発明において望ましいノルマルパラフィンを与えないことがこれによって実証される。高いメタン収率は、望ましくない水素添加分解を示す。 The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1 and results at conversions near 80% were obtained, leading to a linear interpolation at 80% conversion. They are reported in Table 6. This demonstrates that conventional hydrocracking catalysts of this type usually give isomerized light paraffins and high methane yields and do not give the normal paraffins desirable in the present invention. A high methane yield indicates undesirable hydrogenolysis.
実施例14−Pt/B−SSZ−33の調製及び試験
SSZ−33は、細孔が12及び10環構造からなる多次元ゼオライトである。B−SSZ−33を以下のようにして合成した。3700mlの水に含めた2.0モルのトリメチルアンモニウム−8−トリシクロ[5.2.1.0]デカンを3600mlの水、92グラムのホウ酸及び39グラムの固体NaOHと混合する。透明な溶液が得られると、558グラムのCabosil M−5を混入し、5グラムの既製B−SSZ−33シード材料を添加する。全内容物は、5ガロンのオートクレーブ(Autoclave Engineers)で使用されるHastelloyライナーに混入されている。反応物を200rpmで、室温にて一晩撹拌する。次に、反応器を12時間にわたって160℃まで昇温させ、撹拌速度を75rpmまで下げる。反応物を10日間の処理時間にわたってこれらの条件下に保持する。回収された沈降生成物は、1990年10月16日に発行されたZonesの米国特許第4,963,337号による結晶性B−SSZ−33である。本実施例に使用される水は、アルミニウムが導入されないことを保証するために蒸留水又は脱イオン水とすべきである。他の反応物質及び成分も基本的にアルミニウムが入らないように選択されるべきである。
Example 14-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-33 SSZ-33 is a multidimensional zeolite whose pores consist of 12 and 10 ring structures. B-SSZ-33 was synthesized as follows. 2.0 moles of trimethylammonium-8-tricyclo [5.2.1.0] decane in 3700 ml water is mixed with 3600 ml water, 92 grams boric acid and 39 grams solid NaOH. Once a clear solution is obtained, add 558 grams of Cabosil M-5 and add 5 grams of ready-made B-SSZ-33 seed material. The entire contents are mixed in a Hastelloy liner used in 5 gallon autoclaves (Autoclave Engineers). Stir the reaction at 200 rpm overnight at room temperature. The reactor is then warmed to 160 ° C. over 12 hours and the stirring speed is reduced to 75 rpm. The reaction is kept under these conditions for a processing time of 10 days. The recovered precipitated product is crystalline B-SSZ-33 according to US Pat. No. 4,963,337 issued Oct. 16, 1990 to Zones. The water used in this example should be distilled or deionized water to ensure that no aluminum is introduced. Other reactants and components should also be selected so that essentially no aluminum is present.
硝酸アンモニウム水溶液(35.3gの脱イオン水中0.1506gのPt(NH3)4(NO3)2)を乾燥重量で15.15gのB−SSZ−33に350℃で添加することによって、焼成サンプルを含浸した。室温で48時間後に、混合物を110℃の真空オーブンで3時間乾燥させた。次いで、サンプルを以下のように空気中で焼成した。1時間で室温から120℃まで加熱し、120℃に1時間維持し、3時間で120℃から300℃に加熱し、300℃に5時間維持し、次いで室温まで冷却して、乾燥ゼオライトに対して0.5重量%のPtを含有する焼成Pt/B−SSZ−33触媒を得る。次いで、Pt/B−SSZ−33を触媒試験の使用に向けて24〜42メッシュまでペレット化した。 A calcined sample by adding aqueous ammonium nitrate (0.1506 g Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 ) in 35.3 g deionized water to 15.15 g B-SSZ-33 by dry weight at 350 ° C. Impregnated. After 48 hours at room temperature, the mixture was dried in a 110 ° C. vacuum oven for 3 hours. The sample was then fired in air as follows. Heat from room temperature to 120 ° C in 1 hour, maintain at 120 ° C for 1 hour, heat from 120 ° C to 300 ° C in 3 hours, maintain at 300 ° C for 5 hours, then cool to room temperature, to dry zeolite To obtain a calcined Pt / B-SSZ-33 catalyst containing 0.5% by weight of Pt. Pt / B-SSZ-33 was then pelletized to 24-42 mesh for use in catalytic testing.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、表6に報告されている。
実施例15−原料硫黄の影響
実施例5のPt−B−ZSM−5触媒を以下の条件下で、大気圧で硫化した。
(1)最初に、0.5グラムの触媒を室温にて10分間にわたって100cc/分のN2で浄化した。次いで、それを同じ流量のN2において30分間で400°Fまで加熱し、N2流において30分間にわたって400°Fに保持した。
(2)触媒を還元するために、触媒を400°FにおけるH2流(100cc/分)で10時間処理し、次いで同じH2流において1時間で900°Fまで加熱し、H2(100cc/分)において2時間にわたって900°Fに保持した。
(3)次いで、触媒をH2流(100cc/分)において30分間で800°Fまで冷却した。
(4)次いで、38.4cc/時間の供給量で、75ppmの硫黄を(二流化ジメチルとして)含むn−ヘプタン原料により、34cc/分のH2流において800°Fで1時間にわたって触媒を硫化した。
(5)次いで、n−ヘプタン原料を停止し、触媒を300cc/分のH2流において800から900°Fまで加熱し、同じH2流において30分間にわたって900°Fに維持した。
(6)最後に、触媒を100cc/分のH2流において2時間で室温まで冷却した。
(7)次いで、触媒は、他の触媒試験反応に向けて準備を整えた。
Example 15-Influence of raw material sulfur The Pt-B-ZSM-5 catalyst of Example 5 was sulfided at atmospheric pressure under the following conditions.
(1) First, 0.5 gram of catalyst was purged with 100 cc / min N 2 at room temperature for 10 minutes. It was then heated to 400 ° F. in 30 minutes at the same flow rate of N 2 and held at 400 ° F. for 30 minutes in a N 2 flow.
(2) To reduce the catalyst, the catalyst was treated with a H 2 flow (100 cc / min) at 400 ° F. for 10 hours, then heated to 900 ° F. in the same H 2 flow for 1 hour, and H 2 (100 cc At 900 ° F. for 2 hours.
(3) The catalyst was then cooled to 800 ° F. in 30 minutes in a H 2 stream (100 cc / min).
(4) The catalyst was then sulfided for 1 hour at 800 ° F. in an H 2 flow of 34 cc / min with an n-heptane feedstock containing 75 ppm sulfur (as difluidized dimethyl) at a feed rate of 38.4 cc / hour. did.
(5) The n-heptane feed was then stopped and the catalyst was heated from 800 to 900 ° F. in a 300 cc / min H 2 flow and maintained at 900 ° F. for 30 minutes in the same H 2 flow.
(6) Finally, the catalyst was cooled to room temperature in 2 hours in a H 2 flow of 100 cc / min.
(7) The catalyst was then ready for another catalytic test reaction.
硫黄のこの量は、4.75のS/Pt化学量論比に対応し、流出ガスに検出可能なH2Sを生成するのに十分である。 This amount of sulfur corresponds to an S / Pt stoichiometry of 4.75 and is sufficient to produce detectable H 2 S in the effluent gas.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用して硫化触媒を試験し、80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、実施例2による非硫化触媒の結果とともに表7に報告されている。
これらの結果は、触媒を硫黄にさらさせると、ある程度活性が低下し、生成物のイソ/ノルマル比がわずかに増加するが、より高価値の重ノルマルパラフィンの生成量が有利に増加することを示す。この収率の変化は、価値ある水素の消費を約100SCF/Bだけ減少させる。したがって、原料の硫黄含有量は、100ppm未満、例えば0.1から10ppmとすべきである。高硫黄原料を水素化処理するか、又は低硫黄原料(フィッシャー・トロプシュ誘導原料等)の硫黄含有量を増加させることによって硫黄含有量を調節することができる。高硫黄原料(石油原料等)と混合することによって、又は触媒を予め硫化することによって、或いは硫黄含有成分(二流化ジメチル、メルカプタン、硫化水素、及びスイートニング処理による抽出物等)を連続的に添加することによって、低硫黄原料の硫黄含有量を増加させることができる。選択性を向上させるために硫黄が必要とされる場合は、硫黄を連続的又は断続的に添加することができる。 These results show that exposure of the catalyst to sulfur reduces the activity to some extent and slightly increases the iso / normal ratio of the product, but advantageously increases the production of higher value heavy normal paraffins. Show. This yield change reduces valuable hydrogen consumption by about 100 SCF / B. Therefore, the sulfur content of the feed should be less than 100 ppm, for example 0.1 to 10 ppm. The sulfur content can be adjusted by hydrotreating a high sulfur feedstock or by increasing the sulfur content of a low sulfur feedstock (such as a Fischer-Tropsch derived feedstock). Continuously mixed with high-sulfur feedstock (petroleum feedstock, etc.) or by pre-sulfiding the catalyst, or sulfur-containing components (disulfurized dimethyl, mercaptan, hydrogen sulfide, sweetened extract, etc.) continuously By adding, the sulfur content of the low sulfur raw material can be increased. If sulfur is required to improve selectivity, sulfur can be added continuously or intermittently.
実施例16−原料窒素の影響
5重量ppmの窒素をブチルアミンとして含有するn−C16原料を用いて実施例15のPt−B−ZSM−5触媒をさらに試験した。反応条件下で、ブチルアミンは、分解して、アンモニア及びブテンを与える。アンモニアは、強ブレンステッド酸位置を滴定するための働きをする。この原料を用いて、実施例1に記載されているように10°Fずつ昇温させることによって、550°Fから670°Fまでの温度で触媒を試験した。全体的なn−C16転化率は、この温度範囲にわたって9.9%から99.7%まで増加した。80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。それらは、実施例2による非硫化触媒の結果とともに表7に報告されている。
Example 16-Effect of feed nitrogen The Pt-B-ZSM-5 catalyst of Example 15 was further tested using an n-C 16 feed containing 5 ppm by weight of nitrogen as butylamine. Under the reaction conditions, butylamine decomposes to give ammonia and butene. Ammonia serves to titrate strong Bronsted acid positions. Using this feedstock, the catalyst was tested at temperatures from 550 ° F to 670 ° F by increasing the temperature in 10 ° F increments as described in Example 1. Overall n-C 16 conversion increased from 9.9% to 99.7% over this temperature range. The result at a conversion rate around 80% was obtained and a linear interpolation value at 80% conversion rate was derived. They are reported in Table 7 along with the results for the non-sulfurized catalyst according to Example 2.
これらの結果は、非酸性ホウ珪酸が窒素に対して顕著な耐性を有することを示している。窒素に接触すると活性が向上する。何らかの理論に縛られることを望まないが、これは、硫黄の触媒からの脱離、及びいずれかのヘテロ原子への接触の前の硫化触媒に対する実験15と該触媒に対する実験2との間に見られる変化のわずかな逆転に起因すると考えられる。窒素は、触媒にほとんど又は全く影響しないと考えられる。
These results indicate that non-acidic borosilicate has significant resistance to nitrogen. Activity is improved upon contact with nitrogen. Without wishing to be bound by any theory, this is seen between
実施例17−B−ZSM−5におけるホウ素含有量の影響
アルミニウムがなく、様々な量のホウ素を有する一連のPt−B−ZSM−5触媒を調製した。
Example 17 Effect of Boron Content in B-ZSM-5 A series of Pt-B-ZSM-5 catalysts without aluminum and with varying amounts of boron were prepared.
比較例17a.全シリカZSM−5(サンプル53353)の合成
この全シリカ−ZSM−5のサンプルを以下の手順に従って熱水製造した。23ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、2.5gの水酸化テトラプロピルアンモニウムの25重量%水溶液、1.25gの1NのNaOH、8gの脱イオン水及び1gのCAB−O−SIL M−5(溶融シリカ−98%SiO2)を十分に混合した。得られたゲルを密栓し、Parrオートクレーブに仕込み、12日間にわたって約43rpmで回転させながら160℃で加熱した。得られた微粉末−液体混合物を濾過し、得られた固体を水で十分に洗浄し、一晩空気乾燥させた。得られた固体をさらに120℃のオーブンで3時間乾燥させて、0.88gの全シリカ−ZSM−5(X線解析)を得た。
Comparative Example 17a. Synthesis of All-Silica ZSM-5 (Sample 53353) A sample of this all-silica-ZSM-5 was made hot water according to the following procedure. In a 23 cc Teflon liner, 2.5 g of 25% by weight aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide, 1.25 g of 1N NaOH, 8 g of deionized water and 1 g of CAB-O-SIL M-5 (molten) silica -98% SiO 2) were mixed thoroughly. The resulting gel was sealed and charged in a Parr autoclave and heated at 160 ° C. with rotation at about 43 rpm for 12 days. The resulting fine powder-liquid mixture was filtered and the resulting solid was washed thoroughly with water and allowed to air dry overnight. The obtained solid was further dried in an oven at 120 ° C. for 3 hours to obtain 0.88 g of total silica-ZSM-5 (X-ray analysis).
Pt/全シリカ−ZSMを以下の手順に従って調製した。上記実施例により合成された全シリカ−ZSM−5サンプルを焼成して、鋳型を除去した。焼成を以下のように行った。マッフル炉にて材料の薄床を毎分1℃の速度で室温から120℃まで加熱し、120℃に1時間保持する。次いで、同じ速度で540℃まで昇温させ、この温度に5時間保持した後、595℃まで昇温させ、さらに5時間その温度に保持する。加熱中に毎分20標準立方フィートの速度で空気と窒素の50/50混合物をサンプルに吹きつける。硝酸アンモニウムの存在下で水中ゼオライト(1gのNH4NO3/10gの水中1gのゼオライト)を3時間加熱することによって、焼成サンプルを硝酸アンモニウムとイオン交換した。次いで、サンプルを水に懸濁させ(ゼオライト1g当たり水9g)、ゼオライトの乾燥重量に対して0.5重量%のPtを与える濃度のPt(NH3)4(NO3)2溶液を添加した。0.15Nの水酸化アンモニウムを徐々に添加することにより溶液のpHを9以下に調整し、100℃で48時間撹拌した。冷却後、混合物をガラスフリットで濾過し、脱イオン水で洗浄し、120℃で乾燥させた。次いで、サンプルを空気中で300℃まで徐々に焼成し、その温度に3時間保持した。 Pt / total silica-ZSM was prepared according to the following procedure. The all-silica-ZSM-5 sample synthesized according to the above example was baked to remove the template. Firing was performed as follows. A thin bed of material is heated from room temperature to 120 ° C. at a rate of 1 ° C. per minute in a muffle furnace and held at 120 ° C. for 1 hour. Next, the temperature is raised to 540 ° C. at the same rate, held at this temperature for 5 hours, then raised to 595 ° C. and held at that temperature for another 5 hours. The sample is blown with a 50/50 mixture of air and nitrogen at a rate of 20 standard cubic feet per minute during heating. By heating for 3 hours in the presence in water zeolite (NH 4 NO 3 / 10g of zeolite in water 1g of 1g) of ammonium nitrate, and calcined samples were ammonium nitrate and ion-exchange. The sample was then suspended in water (9 g water per gram of zeolite) and a Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 solution at a concentration giving 0.5 wt% Pt relative to the dry weight of the zeolite was added. . The pH of the solution was adjusted to 9 or less by gradually adding 0.15N ammonium hydroxide and stirred at 100 ° C. for 48 hours. After cooling, the mixture was filtered through a glass frit, washed with deionized water and dried at 120 ° C. The sample was then gradually fired in air to 300 ° C. and held at that temperature for 3 hours.
このサンプルの白金含有量を調査すると、ほとんど混入されていないことがわかった。対照的に、ホウ素、0.10重量%未満のアルミニウム、又はそれらの組合せを有するサンプルには、想定された量が混入されていた。 When the platinum content of this sample was investigated, it was found that it was hardly mixed. In contrast, samples with boron, less than 0.10 wt.% Aluminum, or combinations thereof contained the expected amount.
17b.B−ZSM−5の合成
0.01gのNa2B4O7(無水)を添加したことを除いては全シリカサンプルの合成についての上記の合成手順に従ってこのサンプルを合成した。Ptバージョンを上記手順に従って合成した。このサンプルに白金が認められたが、想定された量より少なかった。これは、全シリカサンプルにおけるシラノール基が金属との有効な交換位置として作用するのに十分に強いことを示すものである。
17b. Synthesis of B-ZSM-5 This sample was synthesized according to the synthesis procedure described above for the synthesis of all silica samples, except that 0.01 g Na 2 B 4 O 7 (anhydrous) was added. A Pt version was synthesized according to the above procedure. Platinum was observed in this sample, but less than expected. This indicates that the silanol groups in all silica samples are strong enough to act as an effective exchange site with the metal.
これらのゼオライト及びそれらの触媒性能の分析を表8に示す。
全シリカサンプル(17a)は、不活性であり、転化率が750°Fで10.8%にすぎなかった。80%転化率における結果を実験で求めることができず、970°Fを上回る温度が必要であると推定された。それは、使用に十分な量のホウ素を含有していない。0.1重量%のホウ素を有するサンプルは、より活性であったが、0.18重量%のホウ素を有するサンプルより活性でなかった。これらの結果は、ZSM−5構造については、ホウ素含有量が約0.05重量%(800°Fの触媒温度と同等、又はそれより良好)を超える、例えば約0.125重量%(700°Fの触媒温度と同等、又はそれより良好)を超える、或いは約0.15重量%(600°Fの触媒温度と同等、又はそれより良好)を超える必要があることを実証している。ホウ素含有量と触媒活性とのこれらの関係は、ZSM−5についてである。それらは、弱酸性分子篩の構造に依存する可能性が高い。 The all silica sample (17a) was inert and the conversion was only 10.8% at 750 ° F. Results at 80% conversion could not be determined experimentally and it was estimated that a temperature above 970 ° F. was required. It does not contain a sufficient amount of boron for use. The sample with 0.1 wt% boron was more active, but less active than the sample with 0.18 wt% boron. These results show that for the ZSM-5 structure, the boron content exceeds about 0.05 wt% (equivalent to or better than a catalyst temperature of 800 ° F.), for example about 0.125 wt% (700 ° It has been demonstrated that it should be above or equal to or better than the catalyst temperature of F, or about 0.15% by weight (equal to or better than the catalyst temperature of 600 ° F.). These relationships between boron content and catalytic activity are for ZSM-5. They are likely to depend on the structure of the weakly acidic molecular sieve.
実施例18−B−ZSM−5におけるアルミニウム含有量の影響
微量アルミニウムの量を変えながら一連のPt−B−ZSM−5触媒を調製した。
Example 18-Effect of aluminum content in B-ZSM-5 A series of Pt-B-ZSM-5 catalysts were prepared with varying amounts of aluminum.
18a.アルミニウム含有B−ZSM−5の合成
この微量アルミニウム含有ホウ素−ZSM−5のサンプルを以下の手順に従って熱水製造した。23ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、0.8gの水酸化テトラプロピルアンモニウムの40重量%水溶液、1.25gの1NのNaOH、10gの脱イオン水及び0.0033gのホウ酸ナトリウムをホウ酸ナトリウムが完全に溶解するまで十分に混合した。次いで、0.9gのCAB−O−SIL M−5(溶融シリカ−98%SiO2)及び0.001gのNa−Yゼオライト(SiO2/Al2O3=5:固体115ppm以下又は全ゲル混合物10ppm以下に相当する0.000112gのAl)を添加し、混合物を十分に混合した。得られたゲルを密栓し、Parrオートクレーブに仕込み、12日間にわたって約43rpmで回転させながら160℃で加熱した。得られた微粉末−液体混合物を濾過し、得られた固体を水で十分に濯ぎ、一晩空気乾燥させた。次いで、乾燥生成物を5mlの0.01NのHClに懸濁させ、80℃で(静止)加熱して、あらゆる未反応Na−Yを完全に崩壊させるのを確実にした。固体を濾過し、開放空気で乾燥させ、3時間にわたって120℃のオーブンでさらに乾燥させて、0.83gのZSM−5(X線解析)を得た。
18a. Synthesis of Aluminum-Containing B-ZSM-5 A sample of this trace amount of aluminum-containing boron-ZSM-5 was produced in hot water according to the following procedure. In a 23 cc Teflon liner, 0.8 g of 40% by weight aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide, 1.25 g of 1N NaOH, 10 g of deionized water and 0.0033 g of sodium borate were added by sodium borate. Mix thoroughly until completely dissolved. Then, 0.9 g of CAB-O-SIL M-5 ( fused silica -98% SiO 2) and 0.001 g Na-Y zeolite (SiO 2 / Al 2 O 3 = 5: Solid 115ppm or less, or the total gel mixture 0.000112 g of Al) corresponding to 10 ppm or less was added and the mixture was mixed well. The resulting gel was sealed and charged in a Parr autoclave and heated at 160 ° C. with rotation at about 43 rpm for 12 days. The resulting fine powder-liquid mixture was filtered and the resulting solid was rinsed thoroughly with water and allowed to air dry overnight. The dried product was then suspended in 5 ml of 0.01 N HCl and heated at 80 ° C. (static) to ensure that any unreacted Na—Y was completely destroyed. The solid was filtered, dried in open air, and further dried in an oven at 120 ° C. for 3 hours to give 0.83 g of ZSM-5 (X-ray analysis).
この材料の計算したアルミニウム含有量は、145ppmであり、実測ホウ素含有量は、0.21重量%であった。 The calculated aluminum content of this material was 145 ppm and the measured boron content was 0.21% by weight.
このサンプルのPt/ZSM−5を以下の手順に従って調製した。上記実施例により合成されたサンプルを焼成して、鋳型を除去した。焼成を以下のように行った。マッフル炉にて材料の薄床を毎分1℃の速度で室温から120℃まで加熱し、120℃に1時間保持する。次いで、同じ速度で540℃まで昇温させ、この温度に5時間保持した後、595℃まで昇温させ、さらに5時間その温度に保持する。加熱中に毎分20標準立方フィートの速度で空気と窒素の50/50混合物をサンプルに吹きつける。硝酸アンモニウムの存在下で水中ゼオライト(1gのNH4NO3/10gの水中1gのゼオライト)を3時間加熱することによって、焼成サンプルを硝酸アンモニウムとイオン交換した。次いで、NH4形態のこのサンプルを水に懸濁させ(ゼオライト1g当たり水9g)、ゼオライトの乾燥重量に対して0.5重量%のPtを与える濃度のPt(NH3)4(NO3)2の溶液を添加した。0.15Nの水酸化アンモニウムを徐々に添加することにより溶液のpHを9.2以下に調整し、95℃で48時間撹拌した。冷却後、混合物をガラスフリットで濾過し、脱イオン水で洗浄し、120℃で乾燥させた。次いで、サンプルを空気中で300℃まで徐々に焼成し、その温度に3時間保持した。次いで、サンプルをCarver Pressでペレット化し、24〜40メッシュに変換し、触媒として使用した。 This sample, Pt / ZSM-5, was prepared according to the following procedure. The sample synthesized according to the above example was baked to remove the mold. Firing was performed as follows. A thin bed of material is heated from room temperature to 120 ° C. at a rate of 1 ° C. per minute in a muffle furnace and held at 120 ° C. for 1 hour. Next, the temperature is raised to 540 ° C. at the same rate, held at this temperature for 5 hours, then raised to 595 ° C. and held at that temperature for another 5 hours. The sample is blown with a 50/50 mixture of air and nitrogen at a rate of 20 standard cubic feet per minute during heating. By heating for 3 hours in the presence in water zeolite (NH 4 NO 3 / 10g of zeolite in water 1g of 1g) of ammonium nitrate, and calcined samples were ammonium nitrate and ion-exchange. This sample in the form of NH 4 is then suspended in water (9 g of water per gram of zeolite) and Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) at a concentration giving 0.5 wt% Pt relative to the dry weight of the zeolite. Two solutions were added. The pH of the solution was adjusted to 9.2 or lower by gradually adding 0.15N ammonium hydroxide and stirred at 95 ° C. for 48 hours. After cooling, the mixture was filtered through a glass frit, washed with deionized water and dried at 120 ° C. The sample was then gradually fired in air to 300 ° C. and held at that temperature for 3 hours. The sample was then pelleted with Carver Press, converted to 24-40 mesh and used as a catalyst.
18b.アルミニウム含有B−ZSM−5の合成
このアルミニウム含有ホウ素−ZSM−5のサンプルを以下の手順に従って熱水製造した。23ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、2.45gの水酸化テトラプロピルアンモニウムの25重量%水溶液、1.2gの1NのNaOH、8.35gの脱イオン水及び0.06gのホウ酸ナトリウム十水和物をホウ酸ナトリウムが完全に溶解するまで十分に混合した。次いで、0.9gのCAB−O−SIL M−5(溶融シリカ−98%SiO2)及び0.0025gのNa−Aゼオライト(SiO2/Al2O3=1.7;385ppm以下に相当する00037gのAl)を添加し、混合物を十分に混合した。得られたゲルを密栓し、Parrオートクレーブに仕込み、12日間にわたって約43rpmで回転させながら160℃で加熱した。得られた微粉末−液体混合物を濾過し、得られた固体を水で十分に濯ぎ、一晩空気乾燥させた。次いで、乾燥生成物を5mlの0.01NのHClに懸濁させ、80℃で(静止)加熱して、あらゆる未反応Na−Yを完全に崩壊させるのを確実にした。固体を濾過し、開放空気で乾燥させ、3時間にわたって120℃のオーブンでさらに乾燥させて、0.8gのZSM−5(X線解析)を得た。
18b. Synthesis of Aluminum-Containing B-ZSM-5 A sample of this aluminum-containing boron-ZSM-5 was hydrothermally produced according to the following procedure. In a 23 cc Teflon liner, 2.45 g of 25% by weight aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide, 1.2 g of 1N NaOH, 8.35 g of deionized water and 0.06 g of sodium borate decahydrate The product was mixed well until the sodium borate was completely dissolved. Then 0.9 g CAB-O-SIL M-5 (fused silica-98% SiO 2 ) and 0.0025 g Na-A zeolite (SiO 2 / Al 2 O 3 = 1.7; corresponding to 385 ppm or less 00003 g Al) was added and the mixture was mixed well. The resulting gel was sealed and charged in a Parr autoclave and heated at 160 ° C. with rotation at about 43 rpm for 12 days. The resulting fine powder-liquid mixture was filtered and the resulting solid was rinsed thoroughly with water and allowed to air dry overnight. The dried product was then suspended in 5 ml of 0.01 N HCl and heated at 80 ° C. (static) to ensure that any unreacted Na—Y was completely destroyed. The solid was filtered, dried with open air and further dried in an oven at 120 ° C. for 3 hours to give 0.8 g of ZSM-5 (X-ray analysis).
この材料の焼成アルミニウム含有量は、402ppmであり、実測ホウ素含有量は、0.21重量%であった。 The calcined aluminum content of this material was 402 ppm and the measured boron content was 0.21% by weight.
このサンプルのPt/Al−B−ZSM−5をサンプル18aに対して用いた手順に従って調製した。 This sample, Pt / Al-B-ZSM-5, was prepared according to the procedure used for sample 18a.
18c.アルミニウム含有B−ZSM−5の合成
0.005gのN−Aゼオライト(Al0.00074g)を使用したこと以外はサンプル18bに対する手順に従ってこのサンプルを合成した。
18c. Synthesis of aluminum-containing B-ZSM-5 This sample was synthesized according to the procedure for sample 18b except that 0.005 g of NA zeolite (Al 0.00074 g) was used.
この材料の焼成アルミニウム含有量は、785ppmであり、実測ホウ素含有量は、0.22重量%であった。 The calcined aluminum content of this material was 785 ppm and the measured boron content was 0.22% by weight.
このサンプルのPt/Al−B−ZSM−5をサンプル18aに対して用いた手順に従って調製した。 This sample, Pt / Al-B-ZSM-5, was prepared according to the procedure used for sample 18a.
18d.アルミニウム含有B−ZSM−5の合成
0.007gのN−Aゼオライト(Al0.001g)を使用したこと以外は上記手順に従ってこのサンプルを合成した。
18d. Synthesis of aluminum-containing B-ZSM-5 This sample was synthesized according to the above procedure except that 0.007 g of NA zeolite (Al 0.001 g) was used.
この材料の計算したアルミニウム含有量は、1000ppmであり、実測ホウ素含有量は、0.18重量%であった。 The calculated aluminum content of this material was 1000 ppm and the measured boron content was 0.18% by weight.
このサンプルのPt/Al−B−ZSM−5をサンプル18aに対して用いた手順に従って調製した。 This sample, Pt / Al-B-ZSM-5, was prepared according to the procedure used for sample 18a.
18e.アルミニウム含有B−ZSM−5の合成
0.01gのN−Aゼオライト(Al0.00148g)を使用したこと以外は上記手順に従ってこのサンプルを合成した。
18e. Synthesis of aluminum-containing B-ZSM-5 This sample was synthesized according to the above procedure except that 0.01 g NA zeolite (Al 0.00148 g) was used.
この材料の焼成アルミニウム含有量は、1500ppmであり、実測ホウ素含有量は、0.17重量%であった。 The calcined aluminum content of this material was 1500 ppm and the measured boron content was 0.17% by weight.
このサンプルのPt/Al−B−ZSM−5をサンプル18aに対して用いた手順に従って調製した。 This sample, Pt / Al-B-ZSM-5, was prepared according to the procedure used for sample 18a.
これらのゼオライト及びそれらの触媒性能の分析を表9に示す。
これらの結果は、n−パラフィンからの低イソ/ノルマルパラフィン比を有するより軽い生成物の製造については、分子篩のアルミニウム含有量が1000ppm未満、例えば200ppm未満又は20ppm未満である必要があることを実証している。分子篩構造は、生成物イソ/ノルマル比にも影響し得るため、所望の生成物イソ/ノルマル比を得るために所定の構造に必要とされる正確なアルミニウム含有量は、これらの値より小さくてもよい。 These results demonstrate that for the production of lighter products with low iso / normal paraffin ratio from n-paraffins, the molecular sieve aluminum content should be less than 1000 ppm, for example less than 200 ppm or less than 20 ppm. is doing. Since the molecular sieve structure can also affect the product iso / normal ratio, the exact aluminum content required for a given structure to obtain the desired product iso / normal ratio is less than these values. Also good.
実施例19−フィッシャー・トロプシュ蝋を用いた試験
Pt/B−SSZ−58の10グラムサンプルを実施例4の手順に従って調製した。それを下降流方式で動作する細流床マイクロユニットで試験した。触媒をペレットに変換し、7.0ccを反応器に仕込んだ。それを450°Fにて水素で還元した。反応器導入口圧力を目標(初期は1000psig)似合わせて調整し、ガス流量を10000SCFBに合わせて調整した。次いで、1.0LHSVで供給を開始した。一連の原料転化率を与えるように触媒温度を調整した。
Example 19-Test with Fischer-
マイクロユニット構成は、詳細な原料及び生成物分析(ASTM D−2887シミュレート蒸留、ガス分析)に基づいて、生成物収率、原料転化率及び物質収支を計算することを可能にした。 The microunit configuration made it possible to calculate product yield, feed conversion and mass balance based on detailed feed and product analysis (ASTM D-2887 simulated distillation, gas analysis).
原料は、コバルト触媒を使用するスラリー床法により調製されたフィッシャー・トロプシュ蝋であった。蝋を水素化処理して、不純物(オレフィン、窒素、酸化物、固体等)を除去した。水素化処理された蝋の特性を表10及び11に示す。 The feed was Fischer-Tropsch wax prepared by a slurry bed process using a cobalt catalyst. The wax was hydrotreated to remove impurities (olefins, nitrogen, oxides, solids, etc.). Properties of the hydrotreated wax are shown in Tables 10 and 11.
この触媒を様々な圧力及び温度で評価して、収率を表12に示す。圧力を下げると、触媒の活性が高められた。
ユニットによる全液体生成物の添加部分のGC分析は、ごく小さい中間ピークを伴うノルマルパラフィンによる大ピークを示した。666時間による生成物の部分を650°Fの切点でD−1160により蒸留して、ボトム生成物、オーバーヘッド生成物、及びトラップに存在する軽物質を製造した。生成物を、表13に示されるように、密度、ノルマルパラフィン含有量及び分布、セタン指数について分析した。
蒸留生成物は、ノルマルパラフィンが豊富であり、オーバーヘッド分留物は、ディーゼル燃料としてのその良好な潜在性を示す高セタン指数を有する。 The distillation product is rich in normal paraffins, and the overhead fraction has a high cetane index that indicates its good potential as a diesel fuel.
ノルマルパラフィンの構造を高度に維持しながら、蝋原料がより軽い生成物に転化された。ノルマルパラフィン転化への選択率は、原料におけるn−C23及びより重いノルマルパラフィンに対する生成されたn−C22及びより軽いパラフィンとの比として定義される。n−C22は、約700°Fの沸点に対応するため、基準として選択された。
この生成物では、n−パラフィン選択率は、およそ98.4%であり、原料を基準とした生成物の収率は、D1160蒸留による収率と捉えられる。生成された軽ガスの量は、少ない。 In this product, the n-paraffin selectivity is approximately 98.4%, and the yield of the product based on the raw material is taken as the yield from D1160 distillation. The amount of light gas produced is small.
666時間による全液体生成物を以下の手順によって溶媒脱蝋した。 The total liquid product from 666 hours was solvent dewaxed by the following procedure.
実験室的溶媒脱蝋手順
蝋サンプルを、その流動点を若干上回るまで加熱した。100グラムを天秤上の風袋計量された1リットルガラスビーカーに注ぎ、小数第二位まで秤量した。200mLのトルエン、次いで200モルのメチルエチルケトンを添加した。サンプルを溶解するまで穏やかに撹拌した。完全に溶解すると、ビーカー中のサンプルを1枚のアルミ箔で覆って、所望の温度(−10°F)に予め設定された冷凍機に仕込み、一晩静置させた。
Laboratory solvent dewaxing procedure The wax sample was heated to just above its pour point. 100 grams was poured into a tared 1 liter glass beaker on a balance and weighed to the second decimal place. 200 mL of toluene was added followed by 200 mol of methyl ethyl ketone. Gently stirred until the sample was dissolved. When completely dissolved, the sample in the beaker was covered with a piece of aluminum foil, charged into a refrigerator set in advance at the desired temperature (−10 ° F.), and allowed to stand overnight.
真空ライン及びトグルスイッチが装備された冷凍機の一室で濾過を行った。濾過アセンブリは、2リットル濾過フラスコの頂上のブフナー186mm漏斗で構成した。濾過アセンブリスパチュラ、追加的なケトン等を含むすべての器材を、それらが熱平衡になるように冷凍機に収容した。 Filtration was performed in one room of a refrigerator equipped with a vacuum line and toggle switch. The filtration assembly consisted of a Buchner 186 mm funnel at the top of a 2 liter filtration flask. All equipment including the filtration assembly spatula, additional ketones, etc. were housed in a refrigerator so that they were in thermal equilibrium.
ワットマン濾紙No.4(直径18.5cm)をブフナー漏斗に配置した。強力真空ホースを冷凍機内の真空ラインに取りつけた。 Whatman filter paper no. 4 (diameter 18.5 cm) was placed in a Buchner funnel. A powerful vacuum hose was attached to the vacuum line in the refrigerator.
濾過手順
1.濾紙を20mlの低温ケトンで予め湿らせた。
2.真空へのトグルスイッチを開にした。
3.ビーカー中のサンプルをスパチュラで撹拌し、定量的に漏斗に移した。ビーカーの側部を擦って、余分なサンプルを除去した。
4.ビーカーの側部を200mlの低温ケトンで濯いだ。
5.冷凍機を閉め、混合物を濾過させた。
6.濾滓における亀裂をスパチュラで平滑にして、表面を滑らかにした。
7.200mlの低温ケトンをサンプルに注いで、残留油を濯いだ。
8.工程6及び7を繰り返した。
Filtration procedure The filter paper was pre-wetted with 20 ml cold ketone.
2. The toggle switch to vacuum was opened.
3. The sample in the beaker was stirred with a spatula and quantitatively transferred to the funnel. The side of the beaker was rubbed to remove excess sample.
4). The side of the beaker was rinsed with 200 ml of cold ketone.
5. The refrigerator was closed and the mixture was filtered.
6). The cracks in the filter cake were smoothed with a spatula to smooth the surface.
7. 200 ml of cold ketone was poured into the sample to rinse the residual oil.
8). Steps 6 and 7 were repeated.
蝋回収手順
濾滓を乾燥させ、真空を破った。予め風袋計量された瓶に蝋を移した。100mLの沸騰トルエンを濾紙の縁に注いで、残留するすべての蝋を溶解させた。トルエンを瓶に回収した。溶媒を蒸発させるために、瓶を低熱下のホットプレートに配置し、穏やかな窒素流に接触させた。溶媒が除去された後に、回収された蝋の重量を測定する。
Wax recovery procedure The filter cake was dried and the vacuum was broken. The wax was transferred to a pre-tared bottle. 100 mL boiling toluene was poured onto the edge of the filter paper to dissolve any remaining wax. Toluene was collected in a bottle. To evaporate the solvent, the bottle was placed on a hot plate under low heat and contacted with a gentle stream of nitrogen. After the solvent is removed, the recovered wax is weighed.
油回収手順
濾液を予め風袋計量された1リットル丸底フラスコに注ぎ、次いで窒素流が装備されたロータリーエバポレータを使用してストリッピングした。油−溶媒混合物を油浴にて120°まで加熱し、最低4時間にわたってストリッピングした。次いで、回収された油の量を測定した。
Oil recovery procedure The filtrate was poured into a pre-tared 1 liter round bottom flask and then stripped using a rotary evaporator equipped with a stream of nitrogen. The oil-solvent mixture was heated to 120 ° in an oil bath and stripped for a minimum of 4 hours. The amount of oil recovered was then measured.
軽材料の量が多いため、回収蝋及び脱蝋油は、少量であった。脱蝋油及び蝋の特性を表14に示す。
比較例20−添加水素のないフィッシャー・トロプシュ蝋に対する試験
実施例15に従って、Pt/B−SSZ−58触媒を250psig及び725°Fを上回る温度でマイクロユニットに放置したが、水素に代えて窒素ガスを使用した。ノルマルパラフィン転化のための触媒活性は、すぐになくなり、昇温しても著しい転化が生じなかった。
Comparative Example 20-Test on Fischer-Tropsch Wax without Added Hydrogen According to Example 15, the Pt / B-SSZ-58 catalyst was left in the microunit at a temperature above 250 psig and 725 ° F, but replaced with nitrogen gas It was used. The catalytic activity for normal paraffin conversion disappeared immediately and no significant conversion occurred even at elevated temperatures.
250psig、725°Fを上回る温度及び水素の不在下で29時間後に、水素を再導入し、窒素ガスの流れを止めた。触媒活性は、生成物GC痕跡の外観によって測定された初期値まで迅速に回復した。これは、水素中断に対する触媒の顕著な耐性を実証している。これは、従来の水素転化触媒と比較した場合の利点である。 After 29 hours at 250 psig, above 725 ° F. and in the absence of hydrogen, hydrogen was reintroduced and the nitrogen gas flow was stopped. The catalytic activity recovered rapidly to the initial value measured by the appearance of the product GC trace. This demonstrates the remarkable resistance of the catalyst to hydrogen interruption. This is an advantage compared to conventional hydrogen conversion catalysts.
実施例21−n−パラフィン含有石油原料に対する試験
実施例20に従って、蝋水素化分解チャイニーズ原料をPt/B−SSZ−58触媒で処理した。触媒は、良好な収率の留出燃料を与えながら、中程度の転化レベル及び低圧力(300psig未満)で非常に安定していた。圧力が低下するに従って転化率が向上した。原料の特性を表10に示す。様々な処理条件による収率を表15に示し、1362及び1434時間による生成物のD−1160蒸留による生成物の分析値を表16に示す。
これらの結果は、ノルマルパラフィンでは欠乏しているボトム生成物とともに、高セタン指数の生成物が生成されることを示している。ボトム生成物を溶媒脱蝋して、表17に示される特性を有する脱蝋油を与えた。この原料に対するn−パラフィン選択性は、約61%である。明らかに、中程度の量のn−パラフィンを含有する原料において、n−パラフィンの一部は、水素化転化して、他の生成物、恐らくはイソパラフィン、シクロパラフィン又はアルキル基を形成する。したがって、n−パラフィン生成物が望ましい場合は、原料は、5重量%を超えるn−パラフィン、好ましくは50重量%を超えるn−パラフィン、より好ましくは80重量%を超えるn−パラフィンを含有しなければならない。
これらの結果は、n−パラフィン選択的水素化転化法と溶媒脱蝋法との併用によって高粘度指数の生成物を製造することができることを示している。 These results show that a high viscosity index product can be produced by a combination of n-paraffin selective hydroconversion and solvent dewaxing.
実施例22−Pt/B−SSZ−33の大規模サンプルの調製
ホウ珪酸SSZ−33を実施例14の手順に従って以下のように合成した。
Example 22 Preparation of Large Scale Sample of Pt / B-SSZ-33 Borosilicate SSZ-33 was synthesized according to the procedure of Example 14 as follows.
Pt/B−SSZ−33を以下の手順に従って製造した。B−SSZ−33サンプルを焼成して、鋳型を除去した。焼成を以下のように行った。マッフル炉にて材料の薄床を1℃毎分の速度で室温から120℃まで加熱し、120℃に1時間保持する。次いで、同じ速度で540℃まで昇温させ、この温度に5時間保持した後、595℃まで昇温させ、さらに5時間その温度に保持する。焼成のための雰囲気は、20標準立方フィート/分の流量の窒素で、少量の空気が流体に送り込まれる。焼成B−SSZ−33の細孔容量は、0.21cm3/gであった。生成物のSi/Bモル比は、18であった。 Pt / B-SSZ-33 was produced according to the following procedure. The B-SSZ-33 sample was baked to remove the mold. Firing was performed as follows. A thin bed of material is heated from room temperature to 120 ° C. at a rate of 1 ° C. per minute in a muffle furnace and held at 120 ° C. for 1 hour. Next, the temperature is raised to 540 ° C. at the same rate, and kept at this temperature for 5 hours. The atmosphere for firing is nitrogen at a flow rate of 20 standard cubic feet / minute, with a small amount of air being pumped into the fluid. The pore volume of calcined B-SSZ-33 was 0.21 cm 3 / g. The Si / B molar ratio of the product was 18.
硝酸アンモニウム水溶液(35.3gの脱イオン水中0.1506gのPt(NH3)4(NO3)2)を乾燥重量で15.15gのゼオライトに350℃で添加することによって焼成サンプルを含浸した。室温で48時間後に、混合物を110℃の真空炉で3時間乾燥させた。次いで、サンプルを以下のように空気中で焼成した。1時間で室温から120℃まで加熱し、120℃に1時間維持し、3時間で120℃から300℃に加熱し、300℃に5時間維持し、次いで室温まで冷却して、乾燥ゼオライトに対して0.5重量%のPtを含有する焼成Pt/B−SSZ−33を得る。次いで、Pt/B−SSZ−33を触媒試験の使用に向けて24〜42メッシュまでペレット化した。 The calcined sample was impregnated by adding an aqueous ammonium nitrate solution (0.1506 g of Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 ) in 35.3 g of deionized water to 15.15 g of zeolite at dry weight at 350 ° C. After 48 hours at room temperature, the mixture was dried in a vacuum oven at 110 ° C. for 3 hours. The sample was then fired in air as follows. Heat from room temperature to 120 ° C in 1 hour, maintain at 120 ° C for 1 hour, heat from 120 ° C to 300 ° C in 3 hours, maintain at 300 ° C for 5 hours, then cool to room temperature, to dry zeolite To obtain calcined Pt / B-SSZ-33 containing 0.5% by weight of Pt. Pt / B-SSZ-33 was then pelletized to 24-42 mesh for use in catalytic testing.
実施例23−Pt/B−SSZ−33の触媒試験
実施例19に記載されているダーチン(大慶)原料を使用して、実施例22の触媒をマイクロユニットで試験した。結果を表18に示す。
触媒は、高転化率及び低圧力で処理された場合に顕著に安定であることが証明された。C4−ガスの収率は、ナフサ生成物の収率と同様に低かった。触媒は、蒸留生成物に対して最も選択的であった。 The catalyst has proven to be significantly stable when processed at high conversion and low pressure. The yield of C 4 -gas was as low as the yield of naphtha product. The catalyst was most selective for the distillation product.
570〜618時間によるオンライン蒸留から回収されたオーバーヘッド生成物をD−1160によって蒸留して、ナフサ、ジェット及びディーゼルをシミュレートする粗留分とした。それらの生成物を表19に示す。ジェット留分は、優れた煙点を有する。
生成物は、有意の量のn−パラフィンを含有していたが、SSZ−33触媒は、12環構造を含むため、原料におけるn−パラフィンだけでなく、非n−パラフィン(イソパラフィン及び環状化合物)をも転化した。 Although the product contained a significant amount of n-paraffins, the SSZ-33 catalyst contains a 12-ring structure, so not only n-paraffins in the feed, but also non-n-paraffins (isoparaffins and cyclic compounds). Was also converted.
オンライン蒸留によるボトム生成物を溶媒脱蝋し、表20に示されるように生成物を分析した。
脱蝋油は、高VI潤滑剤を与えた。450時間の処理による生成物のVIは、114であった。 The dewaxed oil provided a high VI lubricant. The VI of the product after treatment for 450 hours was 114.
元のストリップ液体生成物(SLP)、脱蝋油(DWO)及び蝋を表21に示されるノルマルパラフィン含有量についてさらに分析した。
実施例24−Pt/B−SSZ−60の調製及び試験
SSZ−60は、一次元の10環ゼオライトである。B−SSZ−60は、2003年9月16日に発行されたElomariの米国特許第6,620,401号(実施例3及び4)及び2003年4月1日に発行されたElomariの米国特許第6,540,906号に記載されている。米国特許第6,620,401号の実施例8には、B−SSZ−60をアルミノ珪酸ゼオライトへ転化することで調製したPt/Al−SSZ−60の試験が記載されている。それらの結果は、アルミニウムの混入が、高い生成物イソ/ノルマル比によって示される望ましくない酸性を生成することを示している。
Example 24-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-60 SSZ-60 is a one-dimensional 10-ring zeolite. B-SSZ-60 is an Elomari U.S. Patent No. 6,620,401 issued on September 16, 2003 (Examples 3 and 4) and an Elomari U.S. Patent issued on April 1, 2003. No. 6,540,906. Example 8 of US Pat. No. 6,620,401 describes a test of Pt / Al-SSZ-60 prepared by converting B-SSZ-60 to aluminosilicate zeolite. The results show that aluminum incorporation produces undesirable acidity as indicated by the high product iso / normal ratio.
実施例2で用いられた同じ方法によって、Pt/B−SSZ−60を調製した。実施例1に記載されているn−C16を使用して触媒を試験した。80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。結果を表22に示す。 Pt / B-SSZ-60 was prepared by the same method used in Example 2. The catalyst was tested using n-C 16 as described in Example 1. The result at a conversion rate around 80% was obtained and a linear interpolation value at 80% conversion rate was derived. The results are shown in Table 22.
実施例25−Pt/B−SSZ−70の調製及び試験
SSZ−70は、四次元の10環ゼオライトであると考えられる。それは、2組の二次元10環細孔を有する。18:1のSi/Bモル比のテトラエチルオルト珪酸及びトリエチルホウ酸をジイソプロピルイミダゾリウムの1モル溶液と混合して、2のSi/鋳型モル比を得ることによってB−SSZ−70を製造し、次いでフードにて数日間蒸発させてエタノールを除去した。次いで、風袋計量された反応器(Parr4745ステンレス鋼反応器用テフロン(登録商標)カップ)の内容物を水で調整して、18のH2O/Siモル比を達成した。最後に、プラスチックスパチュラを使用して内容物を撹拌してゲル化させながら50%HFを一滴ずつ転化して、2のSi/Fモル比を得た。次いで、反応物を80日間にわたって150℃まで加熱した。
Example 25-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-70 SSZ-70 is believed to be a four-dimensional 10-ring zeolite. It has two sets of two-dimensional 10-ring pores. B-SSZ-70 was prepared by mixing 18: 1 Si / B molar ratio tetraethylorthosilicate and triethylboric acid with a 1 molar solution of diisopropylimidazolium to obtain a Si / template molar ratio of 2; The ethanol was then removed by evaporation in a hood for several days. The contents of the tared reactor (Parr 4745 stainless steel reactor Teflon® cup) were then adjusted with water to achieve a H 2 O / Si molar ratio of 18. Finally, 50% HF was converted drop by drop while stirring the contents using a plastic spatula to give a Si / F molar ratio of 2. The reaction was then heated to 150 ° C. for 80 days.
実施例2で用いられた同じ方法によって、Pt/B−SSZ−70を調製した。実施例1に記載されているようにn−C16を使用して触媒を試験した。80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。結果を表22に示す。
これらの結果は、他の10環ゼオライトもイソ/ノルマル比が非常に小さい生成物を与えることができるが、高活性であるためにB−ZSM−5材料が好ましいことを示している。 These results show that other 10-ring zeolites can give products with very low iso / normal ratios, but B-ZSM-5 materials are preferred due to their high activity.
実施例26−Pt/B−SSZ−13の調製及び試験
ホウ素−SSZ−13の2つのサンプルを調製し、Pt触媒に転化した。SSZ−13は、斜方沸石構造の8環ゼオライトである。両調製物に使用されるホウ酸のアルミニウム含有量は、5ppm未満と測定された。Cab−O−Sil M−5の組成は、3ppmのアルミニウム及び7ppmのナトリウムであった。
Example 26-Preparation and Testing of Pt / B-SSZ-13 Two samples of boron-SSZ-13 were prepared and converted to Pt catalyst. SSZ-13 is an octacyclic zeolite with an orthopyroxene structure. The aluminum content of boric acid used in both preparations was measured to be less than 5 ppm. The composition of Cab-O-Sil M-5 was 3 ppm aluminum and 7 ppm sodium.
実施例26A:このホウ素−SSZ−13のサンプルを以下の手順に従って熱水製造した。600ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、134.61gの0.72モル水酸化N,N,N−トリメチル−1−アダマンチルアンモニウムと41.15gの0.28モル水酸化N,N,N−トリメチル−1−アダマンチルアンモニウムとからなる混合物に2.15gのホウ酸を溶解させる。0.72gのホウ素SSZ−13シード及び26.13gのCab−O−Sil M−5(溶融シリカ−98%SiO2)を撹拌しながら添加する。十分に混合した後、得られたゲルを600ccの撹拌オートクレーブに仕込み、160℃、75rpmで3日間加熱した。得られた混合物を濾過し、脱イオンH2Oで洗浄し、95℃で乾燥させて、31.53gのホウ素SSZ−13(X線解析)を得た。 Example 26A: This boron-SSZ-13 sample was hydrothermally produced according to the following procedure. In a 600 cc Teflon liner, 134.61 g 0.72 molar N, N, N-trimethyl-1-adamantyl ammonium hydroxide and 41.15 g 0.28 molar N, N, N-trimethyl hydroxide 2.15 g of boric acid is dissolved in a mixture consisting of 1-adamantyl ammonium. Cab-O-Sil M-5 boron SSZ-13 seeds and 26.13g of 0.72g of (fused silica -98% SiO 2) is added with stirring. After thorough mixing, the gel obtained was charged into a 600 cc stirred autoclave and heated at 160 ° C. and 75 rpm for 3 days. The resulting mixture was filtered, washed with deionized H 2 O, and dried at 95 ° C. to give 31.53 g of boron SSZ-13 (X-ray analysis).
測定されたホウ素及びアルミニウム含有量は、0.64重量%のホウ素及び15ppmのアルミニウムである。測定されたナトリウム含有量は、187ppmであった。 The measured boron and aluminum content is 0.64% by weight boron and 15 ppm aluminum. The measured sodium content was 187 ppm.
実施例26B:このホウ素−SSZ−13のサンプルを以下の手順に従って熱水製造した。23ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、9.70gの0.62モル水酸化N,N,N−トリメチル−1−アダマンチルアンモニウム、0.12gの塩化ナトリウム、0.12gのホウ酸、1.45gのCab−O−Sil M−5(溶融シリカ−98%SiO2)及び0.04gのホウ素−SSZ−13シードを添加し、次いで混合物を十分に混合した。得られたゲルを密栓し、Parrオートクレーブに仕込み、5日間にわたって約43rpmで回転させながら160℃で加熱した。得られた混合物を濾過し、得られた固体を水で十分に濯ぎ、空気乾燥させて、1.64gのホウ素−SSZ−13(X線解析)を得た。 Example 26B: This boron-SSZ-13 sample was hydrothermally produced according to the following procedure. In a 23 cc Teflon liner, 9.70 g 0.62 molar N, N, N-trimethyl-1-adamantyl ammonium hydroxide, 0.12 g sodium chloride, 0.12 g boric acid, 1.45 g was added Cab-O-Sil M-5 boron -SSZ-13 seeds (fused silica -98% SiO 2) and 0.04 g, the mixture was then mixed thoroughly. The resulting gel was sealed and charged in a Parr autoclave and heated at 160 ° C. while rotating at about 43 rpm for 5 days. The resulting mixture was filtered and the resulting solid was thoroughly rinsed with water and air dried to give 1.64 g boron-SSZ-13 (X-ray analysis).
測定されたホウ素含有量は、0.63重量%であった。珪素及びホウ素試薬のアルミニウム含有量に基づいて、計算されたアルミニウム含有量は、200ppm未満、恐らくは10ppm未満であるべきである。測定されたナトリウム含有量は、3569ppmであった。 The measured boron content was 0.63% by weight. Based on the aluminum content of the silicon and boron reagents, the calculated aluminum content should be less than 200 ppm, perhaps less than 10 ppm. The measured sodium content was 3569 ppm.
Pt触媒の調製
既知量のゼオライトにおける初期湿潤を達成するのに必要な水の体積を最初に測定することによって、初期湿潤による白金含浸を行った。これは、1グラムのゼオライトを風袋計量された60ccピアスボトルにおいて300℃で3時間乾燥させ、次いで高温時にそれを密栓することによって行われた。冷却すると、ゼオライトの乾燥重量を重量差によって測定した。次いで、ゼオライトを含むピアスボトルを再び風袋計量し、初期湿潤が達成されるまでシリンジで水を導入した。乾燥ゼオライト1グラム当たりに必要とされる初期湿潤容量を重量差から計算した。
Preparation of Pt catalyst Platinum impregnation by incipient wetness was performed by first measuring the volume of water required to achieve incipient wetness in known amounts of zeolite. This was done by drying 1 gram of zeolite in a tared 60 cc pierced bottle at 300 ° C. for 3 hours and then sealing it at elevated temperatures. Upon cooling, the dry weight of the zeolite was measured by the weight difference. The pierced bottle containing the zeolite was then tared again and water was introduced with a syringe until initial wetting was achieved. The initial wet capacity required per gram of dry zeolite was calculated from the weight difference.
実際の白金含浸では、ゼオライトの他の留分を先述のようにピアスボトルにおいて乾燥させ、初期湿潤させるのに必要な水の体積を計算した。次に、5%Ptを充填するためのテトラアミン二硝酸白金をその体積の水に溶解させ、溶液をシリンジでピアスボトムに注入した。触媒を一晩放置し、次いでピアスボトルを開栓した。触媒を乾燥させ、次いで、1℃/時間の速度で288℃まで昇温させることによって、空気を流しながらオーブン中で焼成し、次いでこの温度に3時間保持した。 For actual platinum impregnation, the other fraction of the zeolite was dried in a pierced bottle as described above and the volume of water required to pre-wet was calculated. Next, tetraamine platinum nitrate for filling with 5% Pt was dissolved in the volume of water, and the solution was injected into the pierce bottom with a syringe. The catalyst was left overnight and then the pierced bottle was opened. The catalyst was dried and then calcined in an oven with flowing air by raising the temperature to 288 ° C. at a rate of 1 ° C./hour and then held at this temperature for 3 hours.
実施例1に記載されているようにn−C16を使用してPt触媒を試験した。80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。結果を表23に示す。これらは、8環ゼオライトをこの方法に触媒として使用することもできることを実証している。サンプル26Bは、より低い活性及び高い生成物イソ/ノルマル比を示す。これは、恐らく、活性を低下させる、このサンプルにおけるより高いナトリウム含有量に起因する。したがって、強酸性位置の活性を低下させる意図でナトリウムを添加する場合は、活性の低下をもたらすことになるため過剰量は避けるべきである。活性のより低い触媒を働かせるに必要なより高い温度は、より高いイソ/ノルマル比の生成物をもたらすであろう。
実施例27−Pt/B−MTTの調製及び試験
一次元10環細孔を有するMTT構造のゼオライトを調製した。該調製は、シードの調製及びその後の触媒の調製の2つの部分からなっていた。
Example 27-Preparation and test of Pt / B-MTT A zeolite with an MTT structure having one-dimensional 10-ring pores was prepared. The preparation consisted of two parts: seed preparation and subsequent catalyst preparation.
シードの調製
23ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、0.90gの1NのKOH及び0.70gのN−イソプロピル−1,3−プロパンジアミンを10.6gの脱イオン水に溶解させた。次いで、0.07gのホウ酸カリウム四水和物を混合物に溶解させ、次いで0.90gのCabosil M−5を添加し、混合して、均質な懸濁液を生成した。次いで、先の合成(Si/B=49)による0.03gのB−MTTシードを混合物に添加した。次いで、ライナーを密栓し、23mlの鋼製Parrオートクレーブに封入し、続いて回転串(43rpm)を有する160℃のオーブンに仕込んだ。4日後、得られた固体を濾過し、約500mLの脱イオン水で洗浄し、90℃のオーブンで乾燥させた。粉末X線回折により、サンプルは、純粋のB−MTTであることが示された。ICPは、34のSi/Bモル比を示した。
Seed Preparation In a 23 cc Teflon liner, 0.90 g of 1N KOH and 0.70 g of N-isopropyl-1,3-propanediamine were dissolved in 10.6 g of deionized water. Then 0.07 g potassium borate tetrahydrate was dissolved in the mixture, then 0.90 g Cabosil M-5 was added and mixed to produce a homogeneous suspension. Then 0.03 g of B-MTT seed from previous synthesis (Si / B = 49) was added to the mixture. The liner was then sealed and sealed in a 23 ml steel Parr autoclave and subsequently charged into a 160 ° C. oven with a rotating skewer (43 rpm). After 4 days, the resulting solid was filtered, washed with about 500 mL deionized water, and dried in an oven at 90 ° C. Powder X-ray diffraction showed that the sample was pure B-MTT. ICP showed a Si / B molar ratio of 34.
B−MTTの調製
23ccテフロン(登録商標)ライナーにおいて、0.90gの0.1NのKOHと、10.6gの脱イオン水と、0.70gのN−イソプロピル−1,3−プロパンジアミンとを混合した。次に、0.11gのホウ酸カリウム四水和物を溶液に溶解させた。次いで、0.90gのCabosil M−5を添加し、混合して、均質な懸濁液を生成した。0.03gのB−MTTシードを添加した。次いで、ライナーを密栓し、23mlの鋼製Parrオートクレーブに封入し、続いて回転串(43rpm)を有する160℃のオーブンに仕込んだ。7日後、オートクレーブを取り除き、室温まで冷却した。次いで、1.0gのさらなるKOHを混合物に添加し、次いでそれを再封入し、さらに4日間加熱した。その時点で、得られた固体を濾過し、約500mLの脱イオン水で洗浄し、90℃のオーブンで乾燥させた。粉末X線回折により、サンプルは、純粋のB−MTTであることが示された。
Preparation of B-MTT In a 23 cc Teflon liner, 0.90 g of 0.1 N KOH, 10.6 g of deionized water, and 0.70 g of N-isopropyl-1,3-propanediamine. Mixed. Next, 0.11 g of potassium borate tetrahydrate was dissolved in the solution. 0.90 g Cabosil M-5 was then added and mixed to produce a homogeneous suspension. 0.03 g B-MTT seed was added. The liner was then sealed and sealed in a 23 ml steel Parr autoclave and subsequently charged into a 160 ° C. oven with a rotating skewer (43 rpm). After 7 days, the autoclave was removed and cooled to room temperature. Then 1.0 g of additional KOH was added to the mixture, which was then resealed and heated for an additional 4 days. At that time, the resulting solid was filtered, washed with about 500 mL deionized water, and dried in an oven at 90 ° C. Powder X-ray diffraction showed that the sample was pure B-MTT.
触媒の調製
Pt含浸触媒を焼成し、水細孔容量を測定ではなく他のサンプルについて得られた結果から推定したことを除いては実施例26に記載されているPt−B−SSZ−13についての手順に従って調製した。
Catalyst Preparation Pt-B-SSZ-13 described in Example 26, except that the Pt impregnated catalyst was calcined and the water pore volume was estimated from results obtained for other samples rather than measurements. Prepared according to the procedure.
触媒試験
実施例1に記載されているようにn−C16を使用してPt触媒を試験した。80%付近の転化率における結果を得て、80%転化率における直線補間値を導いた。結果を表24に示す。Pt−B−MTTは、重生成物に対する優れた選択性、低いイソ/ノルマル比及び良好な活性を示す。これにより、それは、好ましい選択の1つである。
フィッシャー・トロプシュ生成物の改良
本実施形態では、フィッシャー・トロプシュ生成物を、従来のフィッシャー・トロプシュディーゼル燃料と比較して、優れた収率及び特性を兼ね備えたディーゼル燃料に転化する好ましい方法を記載する。
Fischer-Tropsch Product Improvement This embodiment describes a preferred method for converting a Fischer-Tropsch product to a diesel fuel that combines superior yield and properties as compared to a conventional Fischer-Tropsch diesel fuel. .
フィッシャー・トロプシュ方法による生成物は、一部には既にディーゼル沸点範囲にある材料、及び一部にはより重い材料からなる。従来の処理においては、ディーゼル沸点範囲の材料を水素化処理し、次いでディーゼルプールに混入するか、或いはプール混合成分としてそのまま使用する。重材料を酸性触媒で水素化分解して、第1のディーゼル材料と混合されるイソパラフィン混合成分を形成する。従来の水素化分解は、ディーゼルの沸点範囲全体にわたってイソパラフィンを生成する。この好ましい実施形態においては、重材料をn−パラフィン選択的水素化転化によってディーゼル範囲の材料に転化する。そうでなければ許容不可能な曇り点を有することになるディーゼル燃料の最も重い部分を異性化する。これにより、最大量のノルマルパラフィンを有する生成物が得られる。最も重い材料のみが水素異性化されるため、ノルマルパラフィンの量が増加し、セタン数が高くなる。 The product of the Fischer-Tropsch process consists in part of materials already in the diesel boiling range and in part heavier materials. In conventional processing, materials in the diesel boiling range are hydrotreated and then mixed into the diesel pool or used as is as a pool mix component. The heavy material is hydrocracked with an acidic catalyst to form an isoparaffin mixed component that is mixed with the first diesel material. Conventional hydrocracking produces isoparaffin over the entire boiling range of diesel. In this preferred embodiment, heavy material is converted to diesel range material by n-paraffin selective hydroconversion. Otherwise, the heaviest part of the diesel fuel that will have an unacceptable cloud point is isomerized. This gives a product with the maximum amount of normal paraffin. Since only the heaviest material is hydroisomerized, the amount of normal paraffin increases and the cetane number increases.
図1において、支持コバルト触媒を使用するスラリー床フィッシャー・トロプシュユニットに合成ガス(5)を供給する。蒸気相生成物を反応器から除去し、冷却し、液体濃縮物(15)を回収する。濃縮物を随意の処理器(20)で処理して、酸化物及び飽和オレフィンを除去することができる。随意の処理器は、非酸性支持体を使用する従来の水素処理器、又はアルミナ処理器であり得る。後者は、酸化物を脱水によりオレフィンに転化する。処理された濃縮物(25)を蒸留施設(40)に送る、フィッシャー・トロプシュ法は、蝋質生成物(16)をも生成し、それをn−パラフィン選択的水素化転化反応器(30)に供給して、流出液(35)を生成する。場合によって、蝋質生成物(16)を最初に水素化処理して、不図示の反応器における窒素、酸素、オレフィン、固体等の不純物を除去する。水素化転化反応器は、10環ホウ珪酸、好ましくは、20重量ppm未満のアルミニウムを含有するシリカ結合Pt/B−ZSM−5を使用し、250psig、1LHSV、及び1処理当たり70パーセントの転化率を与える温度で動作する。水素化分解装置からの流出液も蒸留施設に送られる。軽生成物、又は一連の軽生成物(42)を蒸留施設から回収する。軽生成物をエチレン製造のための原料として使用することができる。主にノルマルパラフィン(45)からなる軽ディーゼル燃料が回収される。重ディーゼル留分(46)も回収される。重ノルマルパラフィンをイソパラフィンに転化する水素異性化脱蝋施設で重ディーゼル留分を処理する。異性化された重ディーゼル燃料(52)を軽ディーゼル燃料と混合して、曇り点の規格を満たし、60を上回るセタン指数を有する混合ディーゼル(55)を製造する。 In FIG. 1, synthesis gas (5) is fed to a slurry bed Fischer-Tropsch unit using a supported cobalt catalyst. The vapor phase product is removed from the reactor, cooled and the liquid concentrate (15) is recovered. The concentrate can be processed in an optional processor (20) to remove oxides and saturated olefins. The optional processor can be a conventional hydroprocessor using a non-acidic support, or an alumina processor. The latter converts oxides to olefins by dehydration. The Fischer-Tropsch process, which sends the treated concentrate (25) to a distillation facility (40) also produces a waxy product (16), which is converted to an n-paraffin selective hydroconversion reactor (30). To produce an effluent (35). Optionally, the waxy product (16) is first hydrotreated to remove impurities such as nitrogen, oxygen, olefins, solids, etc. in a reactor not shown. The hydroconversion reactor uses 10-ring borosilicate, preferably silica bonded Pt / B-ZSM-5 containing less than 20 ppm by weight of aluminum, 250 psig, 1 LHSV, and 70 percent conversion per treatment. Operates at a temperature that gives The effluent from the hydrocracker is also sent to the distillation facility. A light product or series of light products (42) is recovered from the distillation facility. Light products can be used as feedstock for ethylene production. Light diesel fuel consisting mainly of normal paraffin (45) is recovered. A heavy diesel fraction (46) is also recovered. The heavy diesel fraction is processed in a hydroisomerization dewaxing facility that converts heavy normal paraffin to isoparaffin. Isomerized heavy diesel fuel (52) is mixed with light diesel fuel to produce a mixed diesel (55) that meets cloud point specifications and has a cetane index greater than 60.
本実施形態では、ディーゼル燃料の製造について記載するが、生成物沸点範囲の調整を伴うジェット燃料の製造についての同等の実施形態と非常に類似している。 Although this embodiment describes the production of diesel fuel, it is very similar to the equivalent embodiment for the production of jet fuel with adjustment of the product boiling range.
潤滑基油生成による蝋質石油生成物の改良
本実施形態では、価値あるノルマルパラフィンリッチの副産物の生成とともに、蝋質石油生成物を潤滑基油に転化する好ましい方法について記載する。
Improvement of Waxy Petroleum Product by Lubricating Base Oil Production This embodiment describes a preferred method for converting a waxy petroleum product to a lubricating base oil, along with the production of valuable normal paraffin-rich byproducts.
650°F+沸点範囲の材料を含有する石油生成物から潤滑基油を製造する。水素化処理石油流、水素化分解石油流、水素異性化石油流、粗蝋等の650°F含有蝋質石油生成物を水素化転化反応器で処理して、原料におけるノルマルパラフィンをより軽いノルマルパラフィンに選択的に転化することができる。より軽いノルマルパラフィンを蒸留によって未転化生成物から分離することができる。次いで、より軽いノルマルパラフィンを使用して、溶媒、ジェット燃料、ジェット燃料混合成分、ディーゼル燃料、ディーゼル燃料混合成分、及び直鎖アルキルベンゼンの製造のための原料を製造することができる。溶媒脱蝋、触媒脱蝋、水素化処理、水素化分解、溶媒抽出及びそれらの組合せを含む方法によって、ここではノルマルパラフィンを少なくとも部分的に欠いている未転化生成物を潤滑基油に転化することができる。触媒脱蝋、特に水素異性化脱蝋が好ましい。水素異性化脱蝋では、蝋質材料を触媒で異性化して、それらの流動点を下げる。この異性化処理時のノルマルパラフィンの選択率は、他の化合物の選択率より低い。この処理時の比較的低いノルマルパラフィンの選択率は、ノルマルパラフィンとイソパラフィンの混合物を典型的に含むより低価値のより軽い生成物の生成をもたらす。原料におけるノルマルパラフィンを価値あるノルマルパラフィンのより軽い生成物に選択的に転化することによって、全体的な経済性が向上する。図2において、蝋質650°F+石油原料(105)、好ましくは粗蝋を水素化転化反応器(130)で処理する。水素化転化反応器は、10環ホウ珪酸、好ましくは、20重量ppm未満のアルミニウムを含有するシリカ結合Pt/B−ZSM−5を使用し、250psig、1LHSV、及び1処理当たり70パーセントの転化率を与える温度で動作する。水素化分解装置(135)からの流出液も蒸留施設(140)に送られる。軽生成物、又は一連の軽生成物(142)を蒸留施設から回収する。軽生成物をエチレン製造のための原料、ジェット燃料、ディーゼル燃料又は直鎖アルキルベンゼンとして使用することができる。650°F未転化部分(145)を蒸留施設から回収する。それを潤滑基油製造施設(150)で処理して、潤滑基油(155)を製造する。好ましくは、潤滑基油製造施設は、10環分子篩上Ptを使用して、未転化生成物における残留蝋質種を異性化し、流動点を所望の値まで下げる触媒水素異性化反応器を備える。最も好ましくは、水素異性化反応器において使用される分子篩は、SAPO−11、ZSM−23又はSSZ−32である。水素異性化反応器の条件は、1000psig、1LHSV、5000SCFB、及び所望の流動点を達成するための温度である。潤滑基油製造施設は、基油生成物の粘度及びフラッシュ調整するための蒸留部、並びに芳香族の含有量を減少させ、色及び安定性を向上させるための水素化処理装置をも備える。 Lubricating base oil is produced from petroleum products containing materials in the 650 ° F. + boiling range. 650 ° F containing waxy petroleum products such as hydrotreated petroleum streams, hydrocracked petroleum streams, hydroisomerized petroleum streams, and crude waxes are treated in a hydroconversion reactor to reduce normal paraffins in the feed to lighter normal It can be selectively converted to paraffin. Lighter normal paraffin can be separated from the unconverted product by distillation. Lighter normal paraffins can then be used to produce feedstocks for the production of solvents, jet fuel, jet fuel blend components, diesel fuel, diesel fuel blend components, and linear alkylbenzenes. The unconverted product, here at least partially devoid of normal paraffins, is converted to a lubricating base oil by a process comprising solvent dewaxing, catalytic dewaxing, hydrotreating, hydrocracking, solvent extraction and combinations thereof be able to. Catalytic dewaxing, especially hydroisomerization dewaxing, is preferred. In hydroisomerization dewaxing, waxy materials are isomerized with a catalyst to lower their pour point. The selectivity of normal paraffin during this isomerization treatment is lower than the selectivity of other compounds. This relatively low normal paraffin selectivity during processing results in the production of lighter products of lower value, typically including a mixture of normal and isoparaffins. By selectively converting normal paraffins in the feed to lighter products of valuable normal paraffins, the overall economy is improved. In FIG. 2, waxy 650 ° F. + petroleum feed (105), preferably crude wax, is processed in a hydroconversion reactor (130). The hydroconversion reactor uses 10-ring borosilicate, preferably silica bonded Pt / B-ZSM-5 containing less than 20 ppm by weight of aluminum, 250 psig, 1 LHSV, and 70 percent conversion per treatment. Operates at a temperature that gives The effluent from the hydrocracker (135) is also sent to the distillation facility (140). A light product or series of light products (142) is recovered from the distillation facility. The light product can be used as a feedstock for ethylene production, jet fuel, diesel fuel or linear alkylbenzene. A 650 ° F. unconverted portion (145) is recovered from the distillation facility. It is processed at the lubricating base oil production facility (150) to produce the lubricating base oil (155). Preferably, the lubricating base oil production facility comprises a catalytic hydroisomerization reactor that uses Pt on a 10-ring molecular sieve to isomerize residual waxy species in the unconverted product and lower the pour point to the desired value. Most preferably, the molecular sieve used in the hydroisomerization reactor is SAPO-11, ZSM-23 or SSZ-32. Hydroisomerization reactor conditions are 1000 psig, 1 LHSV, 5000 SCFB, and temperature to achieve the desired pour point. The lubricating base oil production facility also includes a distillation section for adjusting the viscosity and flash of the base oil product, and hydroprocessing equipment to reduce aromatic content and improve color and stability.
Claims (49)
a.温度が600から800°F、
b.圧力が50から5000psig、
c.LHSVが0.5から5の条件下で、(1)少なくとも0.05重量%のホウ素及び1000重量ppm未満のアルミニウムを含有するホウ珪酸又はアルミノホウ珪酸分子篩、又はチタノ珪酸分子篩及び(2)第8族金属を含む触媒に接触させることによる方法。 A hydrocarbon feed containing more than 5% by weight of C 10+ n-paraffins is converted in the presence of hydrogen to produce a product of n-paraffin having a lower molecular weight than C 10+ n-paraffins in the feed. For preparing said raw material a. The temperature is 600 to 800 ° F,
b. Pressure is 50 to 5000 psig,
c. (1) a borosilicate or aluminoborosilicate molecular sieve containing at least 0.05 wt% boron and less than 1000 ppm by weight of aluminum, or a titanosilicate molecular sieve, and (2) No. 8 By contacting with a catalyst comprising a group metal.
a.温度が600から800°F、
b.圧力が50から5000psig、
c.LHSVが0.5から5、
d.前記原料中のn−パラフィンからより小さいn−パラフィンへの転化率が25%から99%
の条件下で、(1)少なくとも0.05重量%のホウ素及び1000重量ppm未満のアルミニウムを含有するホウ珪酸又はアルミノホウ珪酸分子篩、又はチタノ珪酸分子篩及び(2)第8族金属を含む触媒に接触させることによって、前記原料中のn−パラフィンから前記より小さいn−パラフィンへ転化する選択率が60%以上である方法。 A hydrocarbon feed containing more than 5% by weight of C 10+ n-paraffins is converted in the presence of hydrogen to produce a lower molecular weight n-paraffin product than C 10+ n-paraffins in the feed. A method, wherein the raw material is
a. The temperature is 600 to 800 ° F,
b. Pressure is 50 to 5000 psig,
c. LHSV is 0.5 to 5,
d. Conversion from n-paraffin to smaller n-paraffin in the raw material is 25% to 99%
In contact with a catalyst comprising (1) a borosilicate or aluminoborosilicate molecular sieve containing at least 0.05% by weight boron and less than 1000 ppm by weight of aluminum, or a titanosilicate molecular sieve and (2) a Group 8 metal. And the selectivity for converting n-paraffin in the raw material to the smaller n-paraffin is 60% or more.
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